光学波片的种类与特性 - Core.PDF

探索与观察 》》 光学波片的种类与特性 厦门大学信息科学与技术学院 冯 煜 光学波片是一种能使互相垂直的两光振动间产生附加相位差的重要光学器件。目前的光学波片种类繁多，性能 【摘要】 各异。本文介绍了目前使用比较广泛的块状波片和光纤波片的种类，并对它们的温度特性、波长特性进行了分析。 块状波片；光纤波片；温度特性；波长特性 【关键词】 一、引言 它们都具有各自不同的特性，本文 高。以Meadowlark公司的真零级λ/2 光学波片（即相位延迟器）是 对其分别进行介绍。 波片为例，当工作波长偏离中心波 偏振光学中非常重要的一种器件， 二、块状波片 长1/10时，其相位延迟量的变化仅 它能使互相垂直的两光振动间产生 块状波片是由双折射材料经过 为16.2度。但真零级波片往往非常 附加相位差，进而改变光波的偏振 切割、抛光、镀膜等复杂的工艺流 的薄。以真零级石英波片为例，一 态，在光纤通信、光纤传感、光弹 程而制成的薄片，其光轴与波片表 个以550nm为中心波长的真零级石英 力学、光学精密测量等领域都有着 面平行。当线偏振光垂直入射到波 波片的厚度只有15um，如此薄的波 非常广泛的应用。 片，且振动方向与波片的光轴夹θ 片在制造和使用上都会遇到不少困 偏振态是光波的一个重要的特征 角（θ≠0）时，入射的光振动会分 难。多级波片的厚度等于多个全波 参量，在实际工作中经常需要改变光 解成垂直于光轴（o光）和平行于光 厚度（从几个到上百个不等）加一 波的偏振态。由于光波的偏振态是由 轴（e光）两个分量，它们沿同一方 个所需延迟量厚度，从延迟效果上 其正交振动的振幅比与相位差所决定 向传播，但传播速度不同，穿出波 看与零级波片没有多大区别，但随 的，因此我们利用波片来改变这两个 片后两束光间会产生 的光 着波片级数的增加，温度、波长变 参量，就可以达到改变光波偏振态的 程差（其中d为波片厚度，n 和n 分 化对其相位延迟量的影响会越来越 o e 目的。最常用的光学波片有λ/4波片 别为o光和e光的折射率），换算成 显著。以1550nm的23级λ/2石英波 和λ/2波片两种。 λ/4波片主要用 相位差为 （其 片为例，环境温度每升高1℃，其相 来将线偏振光转换成圆偏振光（线偏 中λ为入射光的波长）。两束光合 位延迟量约变化0.35度。与真零级 振光的偏振方向与波片的光轴成45° 成后的偏振态一般为椭圆偏振，当 波片相比，多级波片相对比较容易 角入射时）和椭圆偏振光（线偏振光 （k为整数）时的波片为 制造和使用，性价比较高。胶合零 的偏振方向与波片的光轴不成45°角 λ/2波片，两束光合成为线偏振光， 级波片（复合波片）是将两个多级 入射时），或将圆偏振光和椭圆偏振 当 （k为整数）时的 波片胶合在一起，通过将一个波片 光转换成线偏振光。λ/2波片常用作 波片为λ/4波片，两束光合成为圆 的快轴和另一个波片的慢轴对准以 线偏振光的偏振方向旋转器 （与λ/2 偏振光或椭圆偏振光。 消除全波光程差，仅留下所需的光 波片的光轴成θ角入射的线偏振光经 块状波片按结构来分，有真零