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zemax光学软件是如何计算偏振器的消光比
发布时间:2018-12-18   点击次数:620次

zemax光学软件是如何计算偏振器的消光比

在本节使用的示例文件中我们可以看到,第二块晶体的非寻常折射率使光线在晶体与晶体的交界面发生了偏折。在块晶体中,光轴方向与局部Z轴一致,因此不同偏振态光线的折射率相同。需要注意的是,在双折射介质中S偏振所在的平面与晶轴垂直,P偏振所在平面与晶轴平行。因此当光线沿晶轴方向入射时,两偏振态的光无法区分。在第二块晶体中,晶轴方向与局部X轴重合,S偏振态仍然与晶轴方向垂直,P偏振态与晶轴平行。此时两种偏振态的光可以被区分开来,因此Y方向上的偏振光在晶体与晶体的交界面上会产生偏折。

 

在本例中,结构1和3(均追迹晶体2中的寻常光线)的光线不发生偏折,而结构2和4的光线发生双折射偏折。

假设我们需要计算偏振光的消光比。如果通过实验的方法进行测量,我们需要使用Y方向偏振的光入射偏振器并测量透过的光强,再计算X方向的偏振光透过的光强并计算两者之比。实际上这也是OpticStudio计算消光比的方式。复杂的点在于透过的光强为两个结构的相干叠加。因此我们需要先计算场振幅的叠加再计算光强。简便的方法是使用ZPL宏来完成这一计算过程。

以下是我们需要用到的宏语言关键词(完整的语法请参考用户手册)

POLDEFINE Ex, Ey, PhaX, PhaY:用来定义光线的起始偏振态

POLTRACE Hx, Hy, Px, Py, wavelength, vec, surf:用来对特定的光线在特定的表面上执行偏振光线追迹,并将追迹结果保存在参数vec定义的数组中。数据保存格式如下所示:

2: E-Field X component, real

3: E-Field Y component, real

4: E-Field Z component, real

5: E-Field X component, imaginary

6: E-Field Y component, imaginary

7: E-Field Z component, imaginary

为了计算结构1和结构3中光线的总能量,我们使用以下宏程序进行计算:

 

数据依照如下格式进行打印:

 

宏程序的主函数部分如下所示:

使用这段宏追迹轴上光线的消光比时其结果为无穷大;当计算倾斜光线时其结果显示少部分X方向的偏振光穿过了偏振器,因此存在一定的消光比数值:

 

使用偏振光瞳图 (Polarization Pupil Map) 也可以计算场振幅并查看给定入射偏振态下的透过率,如下图所示:

 

在实际使用情况中可能存在任意数量的双折射晶体,因此有可能存在更多数量的多重结构。您可以在该功能的参数设置中以空格为间隔输入任意数量的结构进行分析。

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