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偏振片
时间:2016-08-08 16:29来源:讯技光电作者: 技术部点击:打印

简介
 
FRED具有通过光学系统来模拟光线偏振的能力。光源可以是随机、圆或线偏振光。能够过滤或控制偏振的光学组件,如双折射波片和偏振片,可以准确的进行模拟。FRED中偏振模拟的一些简单例子包括吸收二向色性和线栅偏振器,方解石半波片和马耳他十字现象。这些特征的每个都可以应用到更复杂的光学系统,如液晶显示器(LCD)、干涉仪以及偏光显微镜。
 
偏振片模型
 
考虑一个简单的偏振片系统,包括随机偏振光,接着是虚拟表面、x偏振片和探测表面。相干光源由在z方向传播的10 ×10椭圆网格创建。光源的偏振态定义为“偏振”&“随机性”,取决于(i)椭圆率(ii)旋转方向(iii)椭圆偏振角。虚拟和探测器表面具有“Absorb”涂层和“Halt All”光线追迹控制的椭圆平面。分析面分配到了每个平面。
 
图1 随机偏振光由x偏振片过滤,由探测器进行收集
 
有两种方法来模拟偏振片。最简单的方法是添加偏振涂层到表面。在FRED文档的涂层分类中,用户可以右键单击并选择Create a New Coating……在下拉菜单中,可以选择“Polarizer/Waveplate Coating (Jones Matrix)”。对于这个例子,选择“X Linear Polarizer”选项,并分配到偏振片表面。
 
一个更为准确的技术是用自定义材料来模拟基于吸收的偏振。在FRED文件的材料分类中,用户可以右键点击,选择Create a New Material……在下拉菜单中,选择“Sampled Birefringent and/or Optically Active Material”。这里,用户对每个晶轴定义不同的实数折射率值,并且还可以定义不同的虚数折射率值。对于本例子,晶轴位于本地+X方向(1,0,0)。
 
一个吸收二向性x偏振片可以用no=1.61、ne=1.65、ko=100、ke=0模拟,一个线栅偏振片可以用no=1、ne=1.001、ko=100、ke=0模拟,虚数折射率代表吸收。在这种情况下,偏振的O光分量(垂直于晶轴)被吸收,只留下沿着+X晶轴的偏振分量。
 
偏振点图
 
为监测光通过系统的偏振情况,一个分析面可用于产生偏振点图。运行光线追迹后,用户可以前往Analysis / Polarization Spot Diagram……对于分析面每个光线的偏振将会标记为具有指示旋向箭头的椭圆。如果分析面的z轴与光线传播方向一致,通过将大拇指对准光线过来的传播方向并应用右手定则,即可确定旋向。例如,如果光线沿着全局+Z方向传播,分析面+Z轴指向相同的方向,沿着全局-Z轴对准你的大拇指,运用右手定则来确定光线的旋向。
 
正如所预期的,来自光源的光线具有随机偏振态(图2,左)。 追迹从x偏振片到探测器的光线后,产生了一个新的偏振点图,这可以证实只有x偏振光分量穿过了偏振片(图2,右)。
 
相关的FRED文件可以在这里下载 知识库.
 
图2 偏振点图。左边:进入x偏振片之前的随机偏振光。右边:通过偏振片光线的x偏振分量,y偏振分量由偏振片吸收。
在任意偏振入射的条件下,探测器会收集大约50%的入射光功率。
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