如何在ZEMAX中模擬偏振?
進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí),在某些特殊情況下需要考慮光的偏振性,偏振是指橫波的震動方向偏于某些方向的現(xiàn)象。光主要有3種偏振結(jié)構(gòu):直線偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光。直線偏振光又稱平面偏振光,該偏振光在垂直光線傳播方向的任一固定平面內(nèi)隨時(shí)間的延續(xù),光振動只改變大小,不改變方向;圓偏振光是指在垂直于光傳播方向的一固定平面內(nèi),隨時(shí)間的延續(xù),光振動只改變方向,不改變大;橢圓偏振光是指在垂直光傳播方向的一固定平面內(nèi),隨時(shí)間的延續(xù),光矢量不但改變大小,同時(shí)也改變方向。 tskODM0Zf LP6FSo~K 在垂直光傳播方向的平面里,振動方向可以取一切可能的方位,沒有一個(gè)方向較其他方向更占優(yōu)勢,光矢量的振幅也可以看成是完全相等的,這種光矢量對于光的傳播方向是對稱而又均勻分布的光一般稱為自然光,又稱非偏振光。經(jīng)常遇到的光,除了自然光和偏振光外,還有一種介于兩者之間的部分偏振光。假設(shè)Imax為部分偏振光沿某一方向上具有的強(qiáng)度MAX值,Imin為其垂直方向上所具有的強(qiáng)度MIN值,通常用 {u6fa>R&$ +F&]BZ P=(Imax-Imin)/(Imax+Imin) sq|@9GS0T 來度量偏振的程度,P稱為偏振度。 |(v=1#i 在ZEMAX中分析偏振時(shí)需要定義入射光的偏振態(tài),在ZEMAX中主要是用瓊斯向量(Jx,Jy)來定義X和Y方向上不同的初始相位和強(qiáng)度。在ZEMAX中可以在系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的Polarization中設(shè)置Jx, Jy, X-Phase和Y-Phase,設(shè)置完成之后就定義了入射光線的初始偏振狀態(tài)。如我們想要輸入的初始偏振狀態(tài)為圓偏振光,只需要令Jx=Jy=1, X-Phase=90或Y-Phase=90,即可得到圓偏振光,如圖1。 3C[4!>| 因?yàn)殡妶鼍哂蠩x, Ey, Ez三個(gè)分量,因此在沒有入射平面的情況下,很難定義S偏振和P偏振,因此要定義光線從光源發(fā)射沿方向向量K在自由空間傳播的S和P分量,需要先定義一個(gè)參考基準(zhǔn)。在Method中,有X軸參考,Y軸參考和Z軸參考: 0F'UFn>{ X軸參考:P=K×X,S=P×K d;:&3r|X Y軸參考:P=K×S,S=Y×K LVl0:!>~ Z軸參考:P=K×S,S=K×Z z n8ig/C 使用這種方法可以在輸入偏振態(tài)時(shí)擁有多種選擇。 >d
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Rj;e82%%N 圖1 系統(tǒng)性能中設(shè)置偏振狀態(tài) IX?%H!i 在ZEMAX中輸入偏振態(tài)的另一種選擇是使用分析菜單下的Polarization中的偏振光線追跡或偏振光瞳圖,如圖2。 QF "&~ #$C]0]|
cB=u;$k@* 圖2 分析菜單下設(shè)置偏振 7[0k5- 在偏振光線追跡和偏振光瞳圖中,同樣是通過輸入瓊斯向量來定義光線的偏振狀態(tài),如圖3。 l:,UN07s
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