首页 > ca88亚洲城娱乐 > 如何在OpticStudio中定义双折射延迟器和光隔离器

ca88亚洲城娱乐

如何在OpticStudio中定义双折射延迟器和光隔离器
yzc888亚洲城官网:2018-12-14   ca88亚洲城娱乐:168次

偏振相关表面的应用

在本节中我们会用实例介绍如何在OpticStudio中定义双折射延迟器和光隔离器。

1、光学延迟器

光学延迟器(也称作波片)可以改变输入光的偏振态。本节中展示了如何构建一个λ/4相位变化的零级延迟器(也称作四分之一波片),该器件可以将输入的线偏光转变为圆偏光。该系统中使用了双折射晶体Quartz和氦氖激光(632.8nm)。

通常情况下,波片引入的延迟可由下式表示:

 

其中△n表示寻常光和非寻常光的折射率之差,λ表示光的波长,d表示晶体的长度,表示弧度表示的相位延迟,k表示波片的级数。根据该定义式,相对相位变化由于光的2π周期特性不受级数的影响。也就是说,级数较高波片的厚度要大于级数较低的波片,并且更容易受热膨胀的影响,因此会放大离轴光线的相位延迟误差。此外,入射光波长偏离设计波长同样会引入相位延迟误差。

然而在实际情况下,真正的零级波片很少,这是因为晶体的厚度太薄因而很难加工出来。代替的方案是使用两片稍厚一些且晶轴交叉的波片(通常情况下为同一种材料)叠加在一起使用。这种方法虽然不是真正意义上的零级波片,但相对更容易加工,是一种在性能和可加工性之间非常好的折中方案。

为了在OpticStudio中建立该系统结构,透镜数据编辑器中输入的参数如下图所示:

 

需要注意的是,透镜数据编辑器中定义了一个级数为10的四分之一λ波片(紫色表示),和一个级数为10的零相位延迟波片(绿色表示)。两种波片组合的等效效果为一个零级四分之一波片。两个波片的厚度可由下式进行计算:

 

如前文提到的,OpticStudio同一时间只计算一束光线,但双折射输入/输出表面允许用户定义寻常光线和非寻常光线。在本系统中,设置模式参数为2或3将提供非常准确的输出结果,因为晶体Quartz并不是双折射特性很强的材料,因此寻常光线和非寻常光线的角度偏差很小。同时,光在双折射晶体中的传播距离很短,因此光线在像面上基本重叠。定义双折射输入/输出面的模式参数为2,设置输入光为45°线偏光。我们可以看到输出光为完美的轴上圆偏振光。这一结果和真正的零级波片基本一致,如下图所示:

 

然而,随着输入光入射角的增加,等效零级波片逐渐引入相位延迟误差,使输出光的偏振态变为椭圆偏振光。在31.5°的入射角下,等效零级波片的所引入的延迟更接近于半波片而不是四分之一波片。

有时候我们也会想要分析只有寻常光或非寻常光时的结果。使用多重结构可以非常简单快捷的观察不同情况下的分析结果,如下图所示。多重结构操作数PRAM用来调整双折射输入表面的模式参数。结构3中,表面1和3的模式参数设为0(寻常光),因此备注行标注了“O-O”。结构4中表面1和3分别设为0(寻常光)和1(非寻常光),因此备注为“O-E”,其他结构以此类推。

 

2、光隔离器

光学隔离器只允许光从一个方向传播。这类器件一般使用磁光效应,例如法拉第 (Faraday) 效应。虽然目前在OpticStudio中没有表面可以模拟这类磁光效应,但我们可以使用琼斯矩阵表面近似模拟一个轴上光学隔离器。

隔离器中的光学材料对于不同角度入射光的影响各不相同。也就是说,对于一个在给定方向传播的线偏光,材料将使光线旋转一定角度β;当以相反方向传播时,材料将使光线旋转角度-β。β由下式定义(单位为弧度):

 

其中v表示韦尔代常数 (Verdet Constant),该常数用来描述每特斯拉·米的旋转角度的比例。B表示施加在磁光介质上的磁通量。d表示材料的长度(单位米)。

在OpticStudio中,旋转角度可以通过以下琼斯矩阵定义:

 

然而该方法假设在Z方向上没有电场传播,并且也不会考虑材料本身在Z轴上的分量或额外的离轴传播引入的额外旋转角。

分享到:

返回列表 | 返回顶部
上一篇 : 在zemax光学设计软件布局图中显示光瞳    下一篇 :  OpticStudio偏振分析功能
网站首页 公司简介 产品中心 ca88亚洲城娱乐 企业动态 联系我们 招聘中心
yzc888亚洲城官网提供专业的拉曼光谱仪相关信息。
地址:北京中关村科技园区通州园金桥产业基地环科中路16号,联东U谷中试区68号B座
ICP备案号:京ICP备05015148号-4 ca88亚洲城娱乐:中国化工仪器网
在线客服