波片(_Wave_plate__位相延遲器_)

1、波片（波片（ Wave plate, 位相延遲器位相延遲器 ）它的作用是：o光和e光通過波片時的光程差(Optical path difference)與位相差(Phase difference)：dnndnneoeo2d是波片厚度。使兩個振動方向相互垂直的光產(chǎn)生位相使兩個振動方向相互垂直的光產(chǎn)生位相(phase)延遲。延遲。制作：制作：用單軸透明晶體做成的平行平板，光軸與表面平行。快軸(Fast axis)和慢軸(Slow axis)：快軸：稱波片中傳播速度快的光矢量(Light vector)方向為快軸。慢軸：稱波片中傳播速度慢的光矢量(Light vector)方向為慢軸。波片的快軸和慢

2、軸波片的快軸和慢軸波片的快、慢軸與晶體光軸的關(guān)系？22)41(mmdnneo , 對應(yīng)的則稱該波片是1/4波片，1/4波片的最小厚度：eonnd4min若當(dāng)n0ne時，e光超前，波片的快軸為e 矢量方向。1、 /4波片波片(Quarter-wave plate)性質(zhì)：性質(zhì)：1 1）線偏光入射時）線偏光入射時 若入射線偏光光矢量方向與快、慢軸方向一致時，出射仍為線偏光； 若入射線偏光光矢量方向與快、慢軸都成45度時，出射光為圓偏光。 若入射線偏光光矢量方向與快、慢軸都成其他角度時，出射光為橢圓偏光；2）圓偏振光通過四分之一波片后，變?yōu)閳A偏振光通過四分之一波片后，變?yōu)榫€偏振光。線偏振光。 3）橢圓

3、偏振光入射時橢圓偏振光入射時 若長軸或短軸方向與波片的快、慢軸方向一致時，出射光為線偏光； 若為其他方向時，出射光仍為橢圓偏光。 O光和e光產(chǎn)生的光程差) 12()21(mmdnneo對應(yīng)的 , 稱該晶片為二分之一波片。2、 /2波片波片(Half-wave plate)性質(zhì)：1）圓（橢圓）偏振光入射時，出射光仍為圓（橢圓）偏振光，只是旋向相反；2）線偏振光入射時，出射光仍為線偏振光。若入射的線偏振光與快（慢）軸夾角為，出射光的振動方向向著快（慢）軸轉(zhuǎn)動了2。線偏振光通過半波片后光矢量的轉(zhuǎn)動線偏振光通過半波片后光矢量的轉(zhuǎn)動線偏振光通過半波片后光矢量的轉(zhuǎn)動入射時Entrance快（慢）軸出射時

4、(Exit) 3、全波片、全波片(Full-wave plate)mmdnneo2對應(yīng)的 , 稱該晶片為全波片。性質(zhì)：1）不改變?nèi)肷涔獾钠駹顟B(tài)；2）只能增大光程差。 波片是對特定的波長而言； 自然光入射波片時，出射光仍然是自然光 為改變偏振光的偏振態(tài)，入射光與波片快軸或慢軸成一定的夾角幾點注意幾點注意三、補(bǔ)償器三、補(bǔ)償器(Compensator)巴比涅（Babinet）補(bǔ)償器d1d2入射光(incident light)微量移動212ddnneo一、偏振光一、偏振光(Parallel polarized light)arallel polarized light)的干涉的干涉 1、干涉裝置：

5、偏振光的干涉偏振光的干涉自然光 natural light起偏器polarizer檢偏器analyserPAxy 晶片wafer2、原理和公式：沿晶片快、慢軸方向建立坐標(biāo)系。設(shè)入射線偏光振幅為a。sincosaEaEyx dnneo2晶片產(chǎn)生的位相差：iyxeaEaEsincos 晶片出射光：iyxeaEaEsinsincoscos 檢偏器后：2 yxEEI合成光強(qiáng)：yxP（起偏器）EEyExA（檢偏器）（快軸）（慢軸）dnnaaIe02222sin2sin2sincos只與干涉裝置的參數(shù)有關(guān)形成干涉背景與波片的光程有關(guān)形成干涉項1）正交(Orthogonal)偏振器系統(tǒng)： 起偏器P和檢偏器A

6、的透光軸相互垂直，即：=+/2dnnaaIe02222sin2sin2sincos2sin2sinsin2sin2200222IdnnaIe3、討論、討論2sin2sinsin2sin2200222IdnnaIe分析分析2）當(dāng) (m=0,1,2.)時，m20I23,2, 0 若 ，2sin20II47,45,43,4 若 ，1）當(dāng)2m (m=0,1,2.)時，0I 當(dāng)(2m1)， (m,n=0,1,2.) 時，412n0II 2）平行(Parallel)偏振器系統(tǒng)： 起偏器P和檢偏器A的透光軸相互平行，即：=dnnaaIe02222sin2sin2sincos)2sin2sin1 (220/I

7、I 分析平行偏振器系統(tǒng)干涉條紋與垂直偏振器系平行偏振器系統(tǒng)干涉條紋與垂直偏振器系統(tǒng)干涉條紋互補(bǔ)。統(tǒng)干涉條紋互補(bǔ)。當(dāng)光源采用包含各種成份的白光時，光強(qiáng)應(yīng)是各種單色光干涉強(qiáng)度的非相干疊加。2sin2sin220iiiII分析分析1、白光干涉出現(xiàn)干涉色，干涉色與雙折射率、晶片的厚度有關(guān)；2、平行偏振器干涉場與垂直偏振器干涉場互補(bǔ)。3）白光(Achromatic light)干涉(Interference)4 4、光測彈性方法及玻璃內(nèi)應(yīng)力的測定、光測彈性方法及玻璃內(nèi)應(yīng)力的測定 光彈效應(yīng)（應(yīng)力雙折射）：由應(yīng)變引起的雙折射現(xiàn)象。 光測彈性方法：利用偏振光干涉方法分析受力情況。舉例：測試玻璃內(nèi)應(yīng)力舉例：測試

8、玻璃內(nèi)應(yīng)力讀數(shù)偏光儀的組成待測樣品起偏器1/4波片 檢偏器 分度盤 濾色片Dividing dialcolour filter工作原理：選擇X、Y軸分別沿1/4波片的快慢軸，并讓玻璃的快慢軸（主應(yīng)力）方向和起偏器的透光軸成45度。45起偏器檢偏器待測玻璃（可變）1/4波片 透過起偏器的線偏光瓊斯矩陣為：01 1/4波片的瓊斯矩陣為：12212cositgitgi001 設(shè)玻璃產(chǎn)生的位相差為，則其瓊斯矩陣為： 線偏光通過玻璃和1/4波片后的偏振態(tài)為：2sin2cos212cos0112212cos001tgitgitgiE 出射光矩陣 結(jié)論：結(jié)論： 1）從1/4波片出射的是線偏光。出射線偏光的光

9、矢量與x軸的夾角=/2。 2）旋轉(zhuǎn)檢偏器可測得，故可求，即求得了待測玻璃的雙折射率之差，從而分析了玻璃內(nèi)部的應(yīng)力情況 。2sin2cos二、會聚二、會聚(Convergence)(Convergence)偏光儀的干涉偏光儀的干涉會聚偏光儀干涉裝置PCAcos2dnneo透過厚度為d的晶片時兩束出射光之間的相位差：偏振光的強(qiáng)度分布為：cossinsindnnIIeo2202討論：1）干涉強(qiáng)度與入射角的方位有關(guān)；2）干涉強(qiáng)度正交偏振器透光軸的方位角有關(guān)。會聚偏振光干涉圖3）干涉條紋為同心圓環(huán)（入射角決定），中間疏、邊緣密，非線性；有四個位置光強(qiáng)為0（偏振器方位）4）平行偏振器系統(tǒng)與此互補(bǔ)。三、偏光干涉儀三、偏光干涉儀(Polarization interferometer ) 1、雙折射(Birefringence)晶體作分光鏡 (Optical spectroscope)雙像元件的分束FoFe微分干涉顯微鏡光路