有些朋友可能因為不明白延遲片的工作原理,而難以將不同波長的延遲片的功能弄明白。在這里專門總結一下三種常用延遲片full-waveplate全波片、half-waveplate半波片、quarter-waveplate1/4波片的原理與功能簡介及圖解。這是一個實驗角度的個人觀點總結,如有不妥或不周之處,敬請指出。
為了便于理解不同波長片的原理,讀者應當預先理解以下幾個概念:
a、各向異性光傳播介質anisotropic media--自然界中大多數物質如空氣、水和玻璃等在光線沿不同方向傳播時光在介質中的波長及傳播速度不發生變化,但在某些無對稱中心的介質中,波長及傳播速度會隨著傳播方向的不同而不同。在諸多的光學元件中,大多數偏振片、分析片及延遲片等均由沿特定方向切割、拋光、鍍膜等工藝制備而成。
b、雙折射birefringence--光線入射各向異性介質時,因為光線在不同方向傳播速度的差異使得出射光線可能不止一支,而分為尋常光ordinary light和異常光extraordinary light兩支。
c、光軸optical axis--對于各向異性介質,存在一個方向,當光線沿該方向傳播時,不發生雙折射,即出射光束只有一支,而非兩支。
OK,進入正題,全波片、半波片與刻波片的功能圖解分列如下:
1、全波片full-waveplate,根據特定波長光線設計的全波片可以讓該波長的線偏振光無衰減的透過,而將其附近波長的光線變成橢圓偏振光,即實現濾光。當然通過級聯可以大大增強濾光效果。如圖1所示。
圖1 全波片功能示意圖
2、半波片half-waveplate,可以將設計波長的圓偏振光的手性翻轉,如果入射是線偏振光,出射光除了相位反轉外無其他變化。如圖2所示。
圖2 半波片功能示意圖
3、刻波片quarter-waveplate,即四分之一波片,可以實現特定波長的線偏振光與橢圓偏振光的相互轉換。如果角度滿足45度,橢圓變成正圓,而當線偏振方向與波片光軸方向角分別為正、負時,圓偏振光的手性可以被操縱為左、右。如圖3所示。
圖3 四分之一波片功能示意圖
小結,全波片、半波片與刻波片的典型應用分別為濾光、圓偏振手性轉換與線圓偏振轉換。