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由于電磁場的矢量性質，偏振效應通常在現(xiàn)代光學研究和工程中起重要作用。線性偏振鏡（例如線柵偏振鏡）可能是用于操縱偏振態(tài)的最常用的光學元件。 盡管在大多數(shù)情況下，偏振鏡設計用于傍軸情況，但它們也用于非傍軸設置，例如， 在高NA透鏡后面的聚焦區(qū)域或測量高傾斜偏振鏡后面的Stokes參數(shù)。 在VirtualLab Fusion中，我們?yōu)?em>非傍軸情況下的偏振鏡提供了一個模型。

由于電磁場的矢量性質，偏振效應通常在現(xiàn)代光學研究和工程中起重要作用。線性偏振鏡（例如線柵偏振鏡）可能是用于操縱偏振態(tài)的最常用的光學元件。 盡管在大多數(shù)情況下，偏振鏡設計用于傍軸情況，但它們也用于非傍軸設置，例如， 在高NA透鏡后面的聚焦區(qū)域或測量高傾斜偏振鏡后面的Stokes參數(shù)。 在VirtualLab Fusion中，我們?yōu)?em>非傍軸情況下的偏振鏡提供了一個模型。

摘要偏振鏡是各種光學系統(tǒng)中的常見組件。 為了描述偏振鏡的功能，不僅針對近軸情況而且也適用于其他情況，在VirtualLab中針對非近軸情況實現(xiàn)了理想化模型。 作為示例，研究了偏振鏡與來自不同角度的入射波的相互作用。 偏振鏡后面產(chǎn)生的場由Stokes參數(shù)表征。

介紹沃拉斯頓棱鏡偏振器包含兩個由單軸晶體構成的直角棱鏡，如方解石，它經(jīng)常用于沃拉斯頓棱鏡中。兩塊單軸晶體是定向的，使得晶軸互相垂直。如下圖所示的幾何結構，水平偏振光在第一個區(qū)域中以非尋常折射率（ne）傳播，折射到第二個區(qū)域中，以尋常折射率（no）傳播。垂直偏振光經(jīng)過相反的折射，兩個偏振態(tài)就這樣分開了。

實際上OpticStudio執(zhí)行了兩次光線追跡分別追跡兩種情況，并使用模式參數(shù) (Mode Flag) 來決定當前光線追跡的類型： ·如果模式參數(shù)為0，則將追跡尋常光線·如果模式參數(shù)為1，則將追跡非尋常光線 上文中顯示的布局圖同時顯示了多重結構下模式參數(shù)為0和模式參數(shù)為1的結構： 雙折射偏振器件 模擬雙折射偏振器件通常需要使用兩塊雙折射材料

有時候我們也會想要分析只有尋常光或非尋常光時的結果。使用多重結構可以非常簡單快捷的觀察不同情況下的分析結果，如下圖所示。多重結構操作數(shù)PRAM用來調整雙折射輸入表面的模式參數(shù)。結構3中，表面1和3的模式參數(shù)設為0（尋常光），因此備注行標注了“O-O”。結構4中表面1和3分別設為0（尋常光）和1（非尋常光），因此備注為“O-E”，其他結構以此類推。

在計算中，所有這些偏振被表示為兩個正交線偏振的組合，其可以單獨計算并且在透射或反射中的取向不變。它們有時被稱為偏振的本征模式，這在斜入射時尤為重要。光學薄膜的作用是改變每種組分的振幅和相位。膜層的性能量化了這些變化。 如果沒有參考系，那么這些性能參數(shù)是沒有意義的，我們需要定義基準軸，電場的正方向，以及我們比較相位的點。Z軸垂直于膜層表面，其正方向與入射方向一致。

以馬赫-澤德干涉儀為例，采用分束器、反射鏡和透鏡構成干涉儀的基本結構，在干涉儀的兩個臂上插入偏振片，通過旋轉偏振片產(chǎn)生空間變化的偏振態(tài)。既然我們討論的是偏振片，有必要提到VirtualLab Fusion提供了一個超越Jones矩陣方法的非近軸模型。

沃拉斯頓棱鏡偏振器包含兩個由單軸晶體構成的直角棱鏡，如方解石，它經(jīng)常用于沃拉斯頓棱鏡中。兩塊單軸晶體是定向的，使得晶軸互相垂直。如下圖所示的幾何結構，水平偏振光在第一個區(qū)域中以非尋常折射率（ne）傳播，折射到第二個區(qū)域中，以尋常折射率（no）傳播。垂直偏振光經(jīng)過相反的折射，兩個偏振態(tài)就這樣分開了。

定義雙折射輸入/輸出面的模式參數(shù)為2，設置輸入光為45°線偏光。我們可以看到輸出光為完美的軸上圓偏振光。這一結果和真正的零級波片基本一致，如下圖所示：然而，隨著輸入光入射角的增加，等效零級波片逐漸引入相位延遲誤差，使輸出光的偏振態(tài)變?yōu)闄E圓偏振光。在31.5°的入射角下，等效零級波片的所引入的延遲更接近于半波片而不是四分之一波片。有時候我們也會想要分析只有尋常光或非尋常光時的結果。

而在這個大分類下又會再依不同波長入射光的偏振態(tài)進一步細分，這里的偏振態(tài)變化是由反射和折射系數(shù)所定義，如下:Rs: S偏振反射系數(shù)Rp: P偏振反射系數(shù)Ts: S偏振透射系數(shù)Tp: P偏振透射系數(shù)反/透射系數(shù)后方的參數(shù)為相位旋轉角(phase rotation angle)，這些角度是非必須的，忽略這些參數(shù)則鍍膜的相位不會發(fā)生改變。在本范例中可以全設為0而不會影響最后的結果。

同樣需要注意的是在雙折射介質中，偏振態(tài)S和P方向的定義與其他計算如鍍膜和菲涅爾表面效應計算中所指的偏振方向并不相同。）在雙折射介質中，S和P表示與晶軸垂直或平行的方向，而不是參考于表面法向量。其中尋常光的折射率為垂直方向（S偏振態(tài)）的折射率，非尋常光的折射率為平行方向（P偏振態(tài)）的折射率。如果模式參數(shù)為0，則系統(tǒng)追跡尋常光線（只包含S分量），P分量光的透過率為0。

介紹 沃拉斯頓棱鏡偏振器包含兩個由單軸晶體構成的直角棱鏡，如方解石，它經(jīng)常用于沃拉斯頓棱鏡中。兩塊單軸晶體是定向的，使得晶軸互相垂直。如下圖所示的幾何結構，水平偏振光在第一個區(qū)域中以非尋常折射率（ne）傳播，折射到第二個區(qū)域中，以尋常折射率（no）傳播。垂直偏振光經(jīng)過相反的折射，兩個偏振態(tài)就這樣分開了。

在雙折射介質中，S和P表示與晶軸垂直或平行的方向，而不是參考于表面法向量。其中尋常光的折射率為垂直方向（S偏振態(tài)）的折射率，非尋常光的折射率為平行方向（P偏振態(tài)）的折射率。如果模式參數(shù)為0，則系統(tǒng)追跡尋常光線（只包含S分量），P分量光的透過率為0。如果設置模式參數(shù)為1則系統(tǒng)追跡非尋常光線，S分量光的透過率為0。

如果沒有參考系，那么這些性能參數(shù)是沒有意義的，我們需要定義基準軸，電場的正方向，以及我們比較相位的點。Z軸垂直于膜層表面，其正方向與入射方向一致。X軸沿著膜層表面，與Z軸一起定義入射面。原點是Z軸與前表面面或入射面的交點。我們通常將入射面可視化為顯示系統(tǒng)的平面，Y軸垂直于顯示器，并向外指向觀察者。 在垂直入射時，對線性偏振方向影響，因此我們將入射波中的電場的正方向設置為沿著正y軸。

雙折射材料以及光線路徑(https://www.microscopyu.com/techniques/polarized-light/principles-of-birefringence )這兩個方向稱為“快軸”和“慢軸”，其折射率值稱為尋常光折射率和非尋常光折射率。光沿快軸方向的折射率低，且光沿快軸方向的相速度比其慢軸方向快。一般來說，完全偏振光可以視為由兩個偏振分量組成。

有時候我們也會想要分析只有尋常光或非尋常光時的結果。使用多重結構可以非常簡單快捷的觀察不同情況下的分析結果，如下圖所示。多重結構操作數(shù)PRAM用來調整雙折射輸入表面的模式參數(shù)。結構3中，表面1和3的模式參數(shù)設為0（尋常光），因此備注行標注了“O-O”。結構4中表面1和3分別設為0（尋常光）和1（非尋常光），因此備注為“O-E”，其他結構以此類推。

1 矢量偏振光束偏振光束根據(jù)空間分布可分為均勻偏振光和非均勻偏振光[6,7]，線偏振光、圓偏振光、橢圓偏振光都是常見的均勻偏振光。非均勻偏振光在不同空間位置的偏振態(tài)不同，矢量光束屬于非均勻偏振光。振幅和偏振態(tài)在光束橫截面上以光軸為對稱軸，分布沿徑向方向有一定夾角φ0的矢量光束，稱為軸對稱矢量光束,如圖1(a)所示。

如果沒有參考系，那么這些性能參數(shù)是沒有意義的，我們需要定義基準軸，電場的正方向，以及我們比較相位的點。Z軸垂直于膜層表面，其正方向與入射方向一致。X軸沿著膜層表面，與Z軸一起定義入射面。原點是Z軸與前表面面或入射面的交點。我們通常將入射面可視化為顯示系統(tǒng)的平面，Y軸垂直于顯示器，并向外指向觀察者。 在垂直入射時，對線性偏振方向影響，因此我們將入射波中的電場的正方向設置為沿著正y軸。

雙折射材料有很多種類型，然而單軸晶體型材料通常用于波片。單軸晶體有兩個相互垂直的固定折射率軸，其中一個是晶體光軸。通常光波由兩個偏振分量組成，這兩個偏振分量受不同的等效折射率控制。 其中快軸平行于晶體光軸的方向 ，慢軸則與快軸正交。 圖 1. 雙折射材料以及光線路徑 這兩個方向稱為“快軸”和“慢軸”，其折射率值稱為尋常光折射率和非尋常光折射率。