《2.6偏振分 束膜》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2.6偏振分 束膜（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、偏振分束膜偏振分束膜 光的偏振 偏振 光是一种电磁波 电磁波是横波 而振动方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面 光的 振动面只限于某一固定方向的 叫做平面偏振光或线偏振 光 通常 光源发出的光波 其光波矢量的振动在垂直于光的通常 光源发出的光波 其光波矢量的振动在垂直于光的 传播方向上作无规则取向 但统计平均来说 在空间所有传播方向上作无规则取向 但统计平均来说 在空间所有 可能的方向上 光波矢量的分布可看作是机会均等的 它可能的方向上 光波矢量的分布可看作是机会均等的 它 们的总和与光的传播方向是对称的 即光矢量具有轴对称们的总和与光的传播方向是对称的 即光矢量具有轴对称 性 均匀分布 各
2、方向振动的振幅相同 这种光就称为自性 均匀分布 各方向振动的振幅相同 这种光就称为自 然光 然光 光学晶体的偏振特性光学晶体的偏振特性 利用晶体的双折射 且光的折射角与光振动方向利用晶体的双折射 且光的折射角与光振动方向 有关的原理 改变振动方向互相垂直的两束线偏有关的原理 改变振动方向互相垂直的两束线偏 振光的传播方向 从而获得两束分开的线偏振光 振光的传播方向 从而获得两束分开的线偏振光 双折射双折射双折射现象发现于双折射现象发现于1669年 当一平面年 当一平面 光波从真空或从一媒质射入各向异性光学媒质时 光波从真空或从一媒质射入各向异性光学媒质时 一般会产生两个折射平面波 分别以相速度
3、一般会产生两个折射平面波 分别以相速度v 和和 v 传播 传播 光学晶体的偏振特性光学晶体的偏振特性 图示为一渥拉斯顿棱镜的截面 它是由二块锐角均 为45o的直角方解石棱镜粘合其斜面而构成的 棱 镜ABC的光轴平行于AB 而棱镜ADC的光轴垂直 于图截面 方解石对o光和e光的折射率分别为 no 1 658 ne 1 486 自然光垂直AB入射 e o o e 45o 如图所示如图所示 n no osin45sin45o o n ne esinrsinre e n ne esin45sin45o o n no osinrsinro o 解得 解得 r re e 52 52o o r ro o 3
4、9 39o o 于是于是 52 52o o 3939o o 13 13o o 胶合棱镜介质偏振分光膜胶合棱镜介质偏振分光膜 棱镜介质偏振分光膜是利用棱镜介质偏振分光膜是利用布儒斯特法布儒斯特法来实现分来实现分 光功能光功能 当入射角满足布儒斯特条件时 P偏振光的反射为 零 而S偏振光则部分反射 部分投射 为了增加S偏振光的反射率 保持P偏振光透射率 为1 可以将两种材料交替沉积制成多层膜 膜层在特定入射角条件下的有效光学厚度应等于 中心波长的1 4 当层数足够多时 S偏振光的反 射率接近于1 而P偏振光的透射率也接近于1 因此对于自然光而言 在一定波长范围内可以得因此对于自然光而言 在一定波长
5、范围内可以得 到偏振度很高的薄膜偏振器件 到偏振度很高的薄膜偏振器件 胶合棱镜介质偏振分光膜胶合棱镜介质偏振分光膜 应该选用哪种材料 应该选用哪种材料 根据布儒斯特角条件和折射定律 根据布儒斯特角条件和折射定律 所以有 所以有 即即 o LH GGLLHH H L H nnn n n 90 sinsinsin tan L H H L L H n n cos cos sin sin 22 22 22 sin LH LH GG nn nn n 胶合棱镜介质偏振分光膜胶合棱镜介质偏振分光膜 胶合棱镜介质偏振分光膜胶合棱镜介质偏振分光膜 设计思路 设计思路 可以先选定膜层 再根据其折射率 按上式计算
6、可以先选定膜层 再根据其折射率 按上式计算 确定棱镜折射率和入射角 选用相应的棱镜材料确定棱镜折射率和入射角 选用相应的棱镜材料 也可以先选定棱镜折射率和入射角 再根据上式也可以先选定棱镜折射率和入射角 再根据上式 确定相应折射率的膜层材料确定相应折射率的膜层材料 胶合棱镜介质偏振分光膜胶合棱镜介质偏振分光膜 S偏振光的高反射可以通过迭加有效厚度为偏振光的高反射可以通过迭加有效厚度为1 4 波长的多层膜堆来实现 波长的多层膜堆来实现 平板介质偏振分光膜平板介质偏振分光膜 布儒斯特定律布儒斯特定律 当自然光入射到介质表面当自然光入射到介质表面 时 反射光和折射光都是时 反射光和折射光都是 部分偏
7、振光 部分偏振光 反射光中反射光中振动方向垂直入振动方向垂直入 射面的成分比平行于入射射面的成分比平行于入射 面的成分占优势 面的成分占优势 折射光中折射光中振动方向平行入振动方向平行入 射面的成分比垂直于入射射面的成分比垂直于入射 面的成分占优势 面的成分占优势 i 1 n 2 n 布儒斯特定律布儒斯特定律 光从折射率为光从折射率为 n1 的的介质射介质射 向折射率为向折射率为 n2 的介质时 的介质时 当入射角满足当入射角满足 反射光就变为振动方向垂直反射光就变为振动方向垂直 于入射面的完全偏振光 而于入射面的完全偏振光 而 折射光仍为部分偏振光 折射光仍为部分偏振光 由折射定律由折射定律
8、 和布儒斯特定律和布儒斯特定律 可以证明 当入射角为布儒斯特可以证明 当入射角为布儒斯特 角时 反射光和折射光互相角时 反射光和折射光互相 垂直垂直 1 2 tg n n ib 1 2 sin sin n n r ib 1 2 tg n n ib 2 rib b i 1 n 2 n b i 0 r 当入射角为布儒斯特角时 反射光为振动方向垂当入射角为布儒斯特角时 反射光为振动方向垂 直入射面的直入射面的s线偏振光 而折射光仍为振动方向线偏振光 而折射光仍为振动方向 平行于入射面 平行于入射面 p偏振 的成分占优势的部分偏偏振 的成分占优势的部分偏 振光振光 要注意布儒斯特角与全反射角的区别要注意布儒斯特角与全反射角的区别 两者条件不同 全反射时对两者条件不同 全反射时对n1 n2有要求 有要求 而布儒斯特角无此要求 而布儒斯特角无此要求 入射角大于全反射角时都会发生全反射 但只入射角大于全反射角时都会发生全反射 但只 有入射角为有入射角为布儒斯特角时反射光才是完全线偏振布儒斯特角时反射光才是完全线偏振 光 光
