波片---位相延迟器演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,波片（Wave plate,位相延迟器）,它的作用是：,o,光和,e,光通过波片时的光程差(Optical path difference)与位相差(Phase difference)：,d,是波片厚度。,使两个振动方向相互垂直的光产生位相(phase)延迟。,制作：,用单轴透明晶体做成的平行平板，光轴与表面平行。,1,快轴(Fast axis)和慢轴(Slow axis)：,快轴,：称波片中传播速度快的光矢量(Light vector)方向为快轴。,慢轴,：称波片中传播速度慢的光矢量(Light vector)方向为慢轴。,波片的快轴和慢轴,波片的快、慢轴与晶体光轴的关系？,2,则称该波片是1/4波片，1/4波片的最小厚度：,若,当n,0,n,e,时，e光超前，波片的快轴为e 矢量方向。,1、,/4波片(,Quarter-,wave plate),3,性质：,1）线偏光入射时,若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴方向一致时，出射仍为线偏光；,若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴都成45度时，出射光为圆偏光。,若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴都成其他角度时，出射光为椭圆偏光；,4,2）,圆偏振光通过四分之一波片后，变为线偏振光。,3）,椭圆偏振光入射时,若长轴或短轴方向与波片的快、慢轴方向一致时，出射光为线偏光；,若为其他方向时，出射光仍为椭圆偏光。,5,O,光和e光产生的光程差,称该晶片为二分之一波片,。,2、,/2波片(,Half-,wave plate),性质：,1）圆（椭圆）偏振光入射时，出射光仍为圆（椭圆）偏振光，只是旋向相反；,2）线偏振光入射时，出射光仍为线偏振光。若入射的线偏振光与快（慢）轴夹角为,，出射光的振动方向向着,快（慢）轴转动了2,。,6,线偏振光通过半波片后光矢量的转动,线偏振光通过半波片后光矢量的转动,入射时Entrance,快（慢）轴,出射时(Exit),7,3、全波片(,Full-,wave plate),称该晶片为全波片,。,性质：,1）不改变入射光的偏振状态；,2）只能增大光程差。,8,波片是对特定的波长而言；,自然光入射波片时，出射光仍然是自然光,为改变偏振光的偏振态，入射光与波片快轴或慢轴成一定的夹角,几点注意,9,三、补偿器(Compensator),巴比涅（Babinet）补偿器,d,1,d,2,入射光(incident light),微量移动,10,一、偏振光(P,arallel polarized light),的干涉,1、干涉装置：,偏振光的干涉,自然光 natural light,起偏器polarizer,检偏器,analyser,P,A,x,y,晶片wafer,11,2、原理和公式：,沿晶片快、慢轴方向建立坐标系。,设入射线偏光振幅为,a,。,y,x,P,（起偏器）,E,Ey,Ex,A（检偏器）,（快轴）,（慢轴）,12,只与干涉装置的参数有关,形成干涉背景,与波片的光程有关,形成干涉项,13,1）正交(Orthogonal)偏振器系统：,起偏器P和检偏器A的透光轴相互垂直，即：,=+/2,3、讨论,14,分析,2）当,(m=0,1,2.)时，,若 ，,若 ，,1）当,2m(m=0,1,2.)时，,当,(2m1)，(m,n=0,1,2.)时，,15,2）平行(Parallel)偏振器系统：,起偏器P和检偏器A的透光轴相互平行，即：,=,分析,平行偏振器系统干涉条纹与垂直偏振器系统干涉条纹互补。,16,当光源采用包含各种成份的白光时，光强应是各种单色光干涉强度的非相干叠加。,分析,1、白光干涉出现干涉色，干涉色与双折射率、晶片的厚度有关；,2、平行偏振器干涉场与垂直偏振器干涉场互补。,3）白光(Achromatic light)干涉(Interference),17,4、光测弹性方法及玻璃内应力的测定,光弹效应（应力双折射）,：由应变引起的双折射现象。,光测弹性方法,：利用偏振光干涉方法分析受力情况。,举例：测试玻璃内应力,读数偏光仪的组成,待测样品,起偏器,1/4波片,检偏器,分度盘,滤色片,Dividing dial,colour filter,18,工作原理：,选择X、Y轴分别沿1/4波片的快慢轴，并让玻璃的快慢轴（主应力）方向和起偏器的透光轴成45度。,45,起偏器,检偏器,待测玻璃,（可变）,1/4波片,透过起偏器的线偏光琼斯矩阵为：,19,1/4波片的,琼斯矩阵为：,设玻璃产生的位相差为,，则其琼斯矩阵为：,线偏光通过玻璃和1/4波片后的偏振态为：,20,出射光矩阵,结论：,1）从1/4波片出射的是线偏光。出射线偏光的光矢量与x轴的夹角,=/2。,2）旋转检偏器可测得,，故可求，即求得了待测玻璃的双折射率之差，从而分析了玻璃内部的应力情况,。,21,二、会聚(Convergence)偏光仪的干涉,会聚偏光仪干涉装置,P,C,A,22,透过厚度为d的晶片时两束出射光之间的相位差：,偏振光的强度分布为：,讨论：,1）干涉强度与入射角的方位,有关；,2）干涉强度正交偏振器透光轴的方位角,有关。,23,会聚偏振光干涉图,3）干涉条纹为同心圆环（入射角决定），中间疏、边缘密，非线性；有四个位置光强为0（偏振器方位）,4）平行偏振器系统与此互补。,24,三、偏光干涉仪(Polarization interferometer),1、双折射(Birefringence)晶体作分光镜(,Optical spectroscope,),双像元件的分束,Fo,Fe,25,微分干涉显微镜光路图,S,S,S,Q,P,L,F,A,26,2、偏振分光镜与,/4,片组合,Io/2,Io,Io/2,Io/4,普通分光镜,偏振分光镜,Io,Io,Io,27,压电晶体(Piezoelectric crystal),TV,相机,稳频He-Ne激光(He-Ne laser),/2,片,/4,片,检偏器,偏振分光棱镜prism,被检面,非球面测定用干涉仪,28,