雙折射晶體和偏振光干涉
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  雙折射材料方向和其他設定
  干涉結果和光線性質查看
  漸變折射率(GRIN)材料
  腳本設置漸變折射率材料
  定性模擬結果

 
         下面設置雙折射材料。在材料資料夾下右擊，選擇新建材料（create a new material），選擇類型為取樣雙折射材料或光性物質（sampled birefringent and/or optically active material），波長設置為0.5875618，o光和e光的折射率分別設為1.66 和 1.49，光軸方向設置為z軸（0，0，1）。





                                                   圖2.雙折射材料

 
         偏振片是通過偏振鍍膜來實現的，如下新建偏振鍍膜。右擊鍍膜資料夾，新建鍍膜，類型選擇偏振/波片鍍膜鐘斯矩陣(Polarizer/Waveplate Coating jones matrix)，然後默認的就是沿x軸偏振鍍膜。

         右擊光原始檔案夾並選擇新建詳細光源。命名為Diverging beam，光源的類型選擇為六邊形平面，方向選擇從某點發出，並且把這一點選在z軸負軸的某一點(0,0,-20)。設置光源設為同調光，在偏振(polarization)選項卡裡設置光源偏振類型和方向為線性偏振，方向為x軸方向（下面通過把光源沿z軸選擇-45度來調整偏振方向，當然也可以在這裡設置偏振方向為某一個特定點方向，但是用前一種方法在需要改變光源偏振方向時會更方便一些）。然後設置光源位置和旋轉，將光源位置設置在(0,0,-3)，沿z軸選擇-45度。

                                                                   圖4.光源方向

                                                           圖5.光源同調性設置

                                                           圖6.光源偏振設置

                                                              圖7.光源位置和旋轉



         在幾何結構資料夾(geomertry)下右擊，選擇新建透鏡(lens)。如下如設置半徑10，厚度2，雙面曲率為0，在原點處，並且把方解石材料的套用在該透鏡上。如下圖所示。

                                                圖8.新建方解石平板



         在幾何結構資料夾下(geometry)下右擊，新建基本元件(create element primitive)，平面(plane)，半長寬分別是10單位，旋轉 -45度，向z軸負方向平移5個單位。把偏振鍍膜套用在偏振片上。

                                                           圖9.新建偏振片

 

同樣步驟建立接收面，半長寬分別12，位置在(0,0,10)處。

 

                                                            圖10.接收面



         設立分析面，並且套用在接收面上。這裡分析面對尺寸設置為可以自動匹配到資料範圍。

                                                 圖11.分析面



         到這裡設置已經完畢，整個系統看起來像下圖的樣子，也可以到 Edit/Edit View Multiple Surfaces 下查看各個表面的材料，鍍膜，光線控制等性質。



 

                                                                 圖12.整體系統






 

                                                         圖13.各個表面性質


         現在定性討論一下干涉的效果。因為光源與偏振片的偏振方向垂直，所以只有偏振方向改變的光線能夠通過。光線通過單軸晶體時，分為o光(ordinary)和e光(extraordinary)，其中o光電場分量與主平面（光線與光軸組成的平面）垂直，e光電場分量與主平面平行，在晶體內o光和e光的速度一般會不同（與光軸和光線方向有關），即等效折射率不同，所以兩種光分開一個很小的角度，而且傳播同樣距離會有一個相位差。由於o光e光偏振角度不同，並不能直接同調，但是兩種光投影在偏振片上的分量是滿足同調條件的。兩種光的相位差是隨著傾斜角度變化的，所以隨著傾角的變化會出現明暗交替的環。

         對於同一個傾角的光線，不同方位角的光線投影在單軸晶體上的的o光和e光分量大小不同，這些o光和e光投影在偏振片上分量也隨著方位角而變化，所以可以設想同一環上的光強也會隨著方位角而週期性變化。實際上，會在同調環上出現一個暗的十字刷。

         下面追跡光線並且查看能量分佈，如下圖所示。
 

         這裡改變了繪圖樣式和顏色級別，可以通過右擊圖表，選擇change color level 來設置。
 

                                             圖15.分析面上光線的偏振情況



 

         下面考慮將偏振片旋轉一定角度後干涉結果會如何變化，如下圖，將偏振片繞z軸旋轉 -80度。

                                                 圖17.將偏振片旋轉一定角度




 

         偏振干涉的干涉圖樣是千變萬化的，現在調整光軸方向傾斜一個小的角度，觀察會出現什麼結果。
晶體的光軸或者漸變折射率材料（GRIN）的方向可以在 Tools -> edit/view GRIN/Birefrigent Material position/orientation （查看調整漸變折射率材料/雙折射材料位置方向）中調整，分別選者材料和元件，調整位置或角度，如下圖所示。

                                                    圖19.調整雙軸晶體晶軸方向

        從上圖可以看出，傾斜光軸只是相當於平移了干涉圖樣。