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FRED應用：偏振片的模擬 |
| 時間:2022-09-18 20:12來源:未知作者: infotek點擊:次列印 |
簡介
FRED具有通過光學系統來模擬光線偏振的能力。光源可以是隨機、圓或線偏振光。能夠過濾或控制偏振的光學元件，如雙折射波片和偏振片，可以準確的進行模擬。FRED中偏振模擬的一些簡單例子包括吸收二向色性和線柵偏振器，方解石半波片和馬爾他十字現象。這些特徵的每個都可以應用到更複雜的光學系統，如液晶顯示器（LCD）、干涉儀以及偏光顯微鏡。
偏振片模型
考慮一個簡單的偏振片系統，包括隨機偏振光，接著是虛擬表面、x偏振片和探測表面。同調光源由在z方向傳播的10 ×10橢圓網格創建。光源的偏振態定義為“偏振”&“隨機性”，取決於(i)橢圓率(ii)旋轉方向(iii)橢圓偏振角。虛擬和探測器表面具有“Absorb”塗層和“Halt All”光線追跡控制的
橢圓平面。分析面分配到了每個平面。
圖1 隨機偏振光由x偏振片過濾，由探測器進行收集
有兩種方法來模擬偏振片。最簡單的方法是添加偏振塗層到表面。在FRED文檔的塗層分類中，用戶可以按右鍵並選擇Create a New Coating……在下拉式功能表中，可以選擇“Polarizer/Waveplate Coating (Jones Matrix)”。對於這個例子，選擇“X Linear Polarizer”選項，並分配到偏振片表面。
一個更為準確的技術是用自訂材料來模擬基於吸收的偏振。在FRED檔的材料分類中，用戶可以右鍵點擊，選擇Create a New Material……在下拉式功能表中，選擇“Sampled Birefringent and/or Optically Active Material”。這裡，用戶對每個晶軸定義不同的實數折射率值，並且還可以定義不同的虛數折射率值。對於本例子，晶軸位於本地+X方向（1,0,0）。
一個吸收二向性x偏振片可以用no=1.61、ne=1.65、ko=100、ke=0模擬，一個線柵偏振片可以用no=1、ne=1.001、ko=100、ke=0模擬，虛數折射率代表吸收。在這種情況下，偏振的O光分量（垂直於晶軸）被吸收，只留下沿著+X晶軸的偏振分量。
偏振點圖
為監測光通過系統的偏振情況，一個分析面可用於產生偏振點圖。運行光線追跡後，用戶可以前往Analysis / Polarization Spot Diagram……對於分析面每個光線的偏振將會標記為具有指示旋向箭頭的橢圓。如果分析面的z軸與光線傳播方向一致，通過將大拇指對準光線過來的傳播方向並應用右手定則，即可確定旋向。例如，如果光線沿著全域+Z方向傳播，分析面+Z軸指向相同的方向，沿著全域-Z軸對準你的大拇指，運用右手定則來確定光線的旋向。
正如所預期的，來自光源的光線具有隨機偏振態（圖2，左）。 追跡從x偏振片到探測器的光線後，產生了一個新的偏振點圖，這可以證實只有x偏振光分量穿過了偏振片（圖2，右）。
圖2 偏振點圖。左邊：進入x偏振片之前的隨機偏振光。右邊：通過偏振片光線的x偏振分量，y偏振分量由偏振片吸收。在任意偏振入射的條件下，探測器會收集大約50%的入射光功率。
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