Optics第六章光在晶体中的传播第二节偏振光的获得与检验
第六章 光在晶体中的传播 第二节 偏振光的获得与检验
Optics6.2 偏振光的获得与检验6.2.1偏振光回顾6.2.2椭圆偏振光的获得6.2.3随圆偏振光的检验
6.2 偏振光的获得与检验 6.2.1 偏振光回顾 6.2.2 椭圆偏振光的获得 6.2.3 椭圆偏振光的检验
Optics6.2.1偏振光回顾正交振动平面偏振光（线偏振光）的合成假设：两同向传播的线偏振光波，频率为の，相位差为S，振动方向分别沿x和y方向，振幅分别为A，和A，瞬时光量分别为E, = A, cosot, E, = A,cos(ot +S)(E = cos ot A.其归一化形式为E= cos(ot + ) = cos ot cos S - sin ot sin SAySEcoss=-sinotsins两式相减得到A,412E?E.E消除のt，得到合成光量2cosS= sin? A?RA.A未端的轨迹方程
6.2.1 偏振光回顾 正交振动平面偏振光(线偏振光)的合成 假设：两同向传播的线偏振光波，频率为w，相位差为d，振动方 向分别沿x和y方向，振幅分别为A x和A y ,瞬时光矢量分别为 cos , cos E A t E A t x x y y w w d cos cos cos cos sin sin x x y y E t A E t t t A w w d w d w d 其归一化形式为 cos sin sin y x y x E E t A A 两式相减得到 d w d 2 2 2 2 2 2 cos sin x y x y x y x y E E E E A A A A d d 消除wt，得到合成光矢量 末端的轨迹方程
Optics6.2.1偏振光回顾正交振动平面偏振光的合成意义：合光矢量未端的轨迹为一个椭圆，该椭圆与以E,=土A,和E,=土A,为界的矩形框内切，其旋转方向及长短轴的方位与两叠加光波的相位差S有关。E?E2EExcosS = sin? OA?A?AAE,O椭圆偏振光产生于两同频率、相位差EXAx定且振动方向正交的线偏振光的奢加，线偏振光和圆偏振光都可看做椭圆偏振光的特例正交振动的合成
6.2.1 偏振光回顾 正交振动平面偏振光的合成 意义：合光矢量末端的轨迹为一个椭圆，该椭圆与以Ex =±Ax 和Ey =±Ay为界的矩形框内切，其旋转方向及长短轴的方位与 两叠加光波的相位差d 有关。 正交振动的合成 x Ey Ex y wt Ay Ax 2 2 2 2 2 2 cos sin x y x y x y x y E E E E A A A A d d 椭圆偏振光产生于两同频率、相位差 恒定且振动方向正交的线偏振光的叠 加，线偏振光和圆偏振光都可看做椭 圆偏振光的特例
OpticsE?EEE6.2.1偏振光回顾4XcosS = sin??1AA随圆方程的演化E,特殊情况rExAx蜕变为直线8=±(2j+1)元/28=j元合振动为线偏振E3E?合振动变为Y8=±2j元=1AA,正椭圆偏振光(j=0, 1, 2,.)8=±(2j+1)元两光波同相(j=0, 1,2, ..)A,=A,AA=两光波反相E-4E.AE..AEA2圆偏振tan:I=士EMEx34yyAAMA0xXAxAx-A.Xx元/2元2I、I象限线偏光I、IV象限线偏光左旋正椭圆偏振右旋正椭圆偏振
6.2.1 偏振光回顾 椭圆方程的演化 x Ey Ex y wt Ay Ax x A y q Ay Ax x A y q Ay -Ax 2 2 2 2 2 2 cos sin x y x y x y x y E E E E A A A A d d p/2 x y Ay Ax 3p/2，(-p/2) x y Ay Ax d =±2jp (j=0, 1, 2, ···) 两光波同相 x x y y E A E A d =±(2j+1)p (j=0, 1, 2, ···) 两光波反相 x x y y E A E A d =±(2j+1)p/2 合振动变为 正椭圆偏振光 2 2 2 2 1 x y x y E E A A 特殊情况 右旋正椭圆偏振 左旋正椭圆偏振 蜕变为直线 合振动为线偏振 2 2 A A A x y tan y y x x E A E A q Ax=Ay 圆偏振 d =jp I、III象限线偏光 II、IV象限线偏光
Optics6.2.1偏振光回顾椭圆方程的演化（续）E, = A, cosot, E, = A,cos(ot+)一般情况（±2j元，±(2j+1)元，±（2j+1)元/2）0<&元/2，右旋椭圆，且向1～3象限倾斜；元/2<8<元，右旋椭圆，且向2～4象限倾斜；元<<3元/2（或-元<<-元/2），左旋椭圆，且向2～4象限倾斜；3元/2<8<2元（或-元/2<8<0），左旋椭圆，且向1～3象限倾斜右旋左旋0001008=07元/42元元/4元/23元/45元/43元/2元(一元)(一元/4)(-3元/4)(一元/2)两正交平面偏振光的合成
6.2.1 偏振光回顾 椭圆方程的演化（续） 一般情况（d≠±2jp, ±(2j+1)p, ±(2j+1)p/2 ） 右旋 左旋 p/2 3p/2 (-p/2) p/4 7p/4 (-p/4) 3p/4 5p/4 (-3p/4) d =0 p 2p p 两正交平面偏振光的合成 0<d<p/2，右旋椭圆，且向1～3象限倾斜； p/2<d <p，右旋椭圆，且向2～4象限倾斜； p<d <3p/2（或-p<d <-p/2），左旋椭圆，且向2～4象限倾斜； 3p/2<d <2p （或-p/2<d <0），左旋椭圆，且向1～3象限倾斜。 cos , cos E A t E A t x x y y w w d
Optics6.2.2 随圆偏振光的获得随圆偏振光的获得思路：设法获得两列具有同频率、相位差恒定但振动方向正交的相干线偏振光波。途径：垂直进入光轴平行于表面的单轴晶体中的线偏振光，被分解为振动方向正交的o光和e光两个分量。两分量因传播速度不同而产生相位差，进而合成为椭圆偏振光，并且椭圆的形状及旋向随着传播距离不断变化，最终透射光的偏振态与晶片的o光和e光的折射率，以及晶体的厚度d有关。PI单轴晶片中两正交平面偏振光的合成
6.2.2 椭圆偏振光的获得 椭圆偏振光的获得 思路：设法获得两列具有同频率、相位差恒定但振动方向正交的相干线偏 振光波。 途径：垂直进入光轴平行于表面的单轴晶体中的线偏振光，被分解为振动方 向正交的o光和e光两个分量。两分量因传播速度不同而产生相位差，进而合 成为椭圆偏振光，并且椭圆的形状及旋向随着传播距离不断变化，最终透射 光的偏振态与晶片的o光和e光的折射率，以及晶体的厚度d有关。 c 单轴晶片中两正交平面偏振光的合成
OpticsE, = A, cos(ot)偏振光：E, = A, cos(oto)调节调节偏振态1/4波片线偏振12波片圆偏振椭圆偏振
cos( ) cos( ) x x y y E A t E A t w w 偏振光： 调节 ¼波片 ½波片 调节偏振态 线偏振 圆偏振 椭圆偏振
Optics圆偏振光及椭圆偏振光的获得及检验·利用波片的相位延迟作用，使得从其中出射的两列振动相互垂直的光波之间有一定的相位差：这两列光合成，使得出射光具有不同的偏振态。·合成光的偏振态取决于它们之间的相位差
圆偏振光及椭圆偏振光的获得及检验 • 利用波片的相位延迟作用，使得从其中出 射的两列振动相互垂直的光波之间有一定 的相位差 • 这两列光合成，使得出射光具有不同的偏 振态。 • 合成光的偏振态取决于它们之间的相位差
Optics6.2.2椭圆偏振光的获得（1）自然光经过波片（a）自然光可以正交分解。（b）每一个分量都含有相位随机的多列平面波（c）每列平面波在晶体中分为相互正交的o光、e光。（d）经过波片后，每一个分量仍然是相位随机的多列波。（e）所以，正交分量合成后，仍是自然光。（f）如果不考虑波片的吸收，可以认为光强不变
6.2.2 椭圆偏振光的获得 （1）自然光经过波片 （a）自然光可以正交分解。 （b）每一个分量都含有相位随机的多列平面波。 （c）每列平面波在晶体中分为相互正交的o光、e光。 （d）经过波片后，每一个分量仍然是相位随机的多列波。 （e）所以，正交分量合成后，仍是自然光。 （f）如果不考虑波片的吸收，可以认为光强不变