晶体的光学元件.PPT

可以使天然光变成偏振光的光学元件叫偏振片。偏振片对入射光具有遮蔽和透过的功能，可使纵向光或横向光一种透过，一种遮蔽。 2. 偏振片 由于偏振棱镜的通光面积不大，存在孔径角限制，造价昂贵，所以在许多要求不高的场合，都采用偏振片产生线偏振光。 2. 偏振片 1) 散射型偏振片 这种偏振片是利用双折射晶体的散射起偏的，其结构如图所示：两片具有特定折射率的光学玻璃(ZK2)夹着一层双折射性很强的硝酸钠(NaN03)晶体。 光轴 NaNO3 ZK2 1) 散射型偏振片 硝酸钠晶体对于垂直其光轴入射的黄绿光主折射率为no=1.5854，ne=1.3369，而光学玻璃对这一段光的折射率为n=1.5831，与 no非常接近，而与 ne 相差很大。 光轴 2) 二向色型偏振片 所谓二向色性，就是有些晶体对传输光中两个相互垂直的振动分量具有选择吸收的性能。例如电气石对传输光中垂直光轴的寻常光矢量分量吸收很强烈。 光轴 缺点是有颜色，透过率低，对黄色自然光的透过率仅约 30％。 2) 二向色型偏振片 碘链 聚乙烯醇 5.4.2 波片和补偿器 (Wave plate and compensator) 一束偏振光的任意两个相互垂直振动的分量相位是相关的，其相位差决定了该光的偏振状态。 （1）线偏振；（2）圆偏振；（3）椭圆偏振 5.4.2 波片和补偿器 (Wave plate and compensator) 波片和补偿器就是能对偏振光的两个垂直振动分量的相位差给予补偿，从而改变光偏振状态的元件。 线偏振光 圆偏振光 椭圆偏振光 1. 波片 波片是一种对二垂直振动分量提供固定相位差的元件.它通常是从单轴晶体上按一定方式切割、有一定厚度的平行平面薄片, 其光轴平行于晶片表面, 设为x3 方向. d x2 x3 x1 一束正入射的光波进入波片后，将沿原方向传播两束偏振光— o 光和 e 光，它们的 D 矢量分别平行于 x1 和 x3 方向，其折射率分别为 no 和 ne。 1. 波片 d x2 x3 x1 由于二光的折射率不同，它们通过厚度为d 的波片后,将产生一定的相位差?，且 入射的偏振光通过波片后，由于其二垂直分量之间附加了一个相位差，将会改变偏振状态。 1. 波片 一束线偏振光垂直射入波片, o 光和 e 光穿过波片射出时,附加了一个相位延迟差?,因而其合成光矢量端点的轨迹方程为 1. 波片 该式为一椭圆方程。它说明，输出光的偏振态发生了变化，为椭圆偏振光。 1. 波片 1) 全波片 这种波片的附加相位延迟差为 1) 全波片 即 将其代入(116)式，得 该式为一直线方程，即线偏振光通过全波片后，其偏振状态不变。 1) 全波片 全波片的厚度为 将全波片放入光路中, 不改变光路的偏振状态。 光轴 ? ? 2) 半波片 半波片的附加相位延迟差为 将其代入(116)式，得 2) 半波片 该式也为一直线方程，即出射光仍为线偏振光,只是振动面的方位较入射光转过了2? 角。 ? 2? 即 2) 半波片 半波片的厚度为 3) l/4波片 1/4波片的附加相位延迟差为 将其代入(116)式，得 3) l/4波片 该式是一个标准椭圆方程，其长、短半轴长分别为Ae和Ao。 x2 x1 x3 光轴 慢轴 线偏光 ?波片 椭圆光 E3 E1 E ? * 5.4 晶体光学元件 (Crystal optics elements) 下面讨论光学和光电子技术中的重要光学元件—偏振器、波片和补偿器。 5.4.1 偏振器 (Polarizer) 除了某些激光器本身即可产生线偏振光外，大部分都是通过对入射光进行分解和选择获得线偏振光的。通常将能够产生线偏振光的元件叫做偏振器。 光振动垂直板面 光振动平行板面 5.4.1 偏振器 (Polarizer) 根据偏振器的工作原理不同，可以分为双折射型、反射型、吸收型和散射型偏振器。在光电子技术中，广泛地采用双折射型偏振器。 输入自然光 输出偏振光 由晶体双折射特性的讨论己知，一块晶体本身就是 一个偏振器，从晶体中射出的两束光都是线偏振光。 5.4.1 偏振器 (Polarizer) 方解石晶体 450 光轴 He－Ne激光束 5.4.1 偏振器 (Polarizer) 由于由晶体射出的两束光通常靠得很近，不便于分离应用。 5.4.1 偏振器 (Polarizer) 实际的双折射偏振器，或者是利用两束偏振光折射的差别，使其中一束在偏振器内发生全反射，而让另一束光顺利通过。 或者利用某些各向异性介质的二向色性，吸收掉一束线偏振光，而使另一束线偏振光顺利通过。 1. 偏振棱镜 偏振棱镜是利用晶体的双折射特性制成的偏振器，它通常是由两块晶体按一定的取向组合