zemax光學(xué)軟件是如何計算偏振器的消光比

在本節(jié)使用的示例文件中我們可以看到，第二塊晶體的非尋常折射率使光線在晶體與晶體的交界面發(fā)生了偏折。在塊晶體中，光軸方向與局部Z軸一致，因此不同偏振態(tài)光線的折射率相同。需要注意的是，在雙折射介質(zhì)中S偏振所在的平面與晶軸垂直，P偏振所在平面與晶軸平行。因此當(dāng)光線沿晶軸方向入射時，兩偏振態(tài)的光無法區(qū)分。在第二塊晶體中，晶軸方向與局部X軸重合，S偏振態(tài)仍然與晶軸方向垂直，P偏振態(tài)與晶軸平行。此時兩種偏振態(tài)的光可以被區(qū)分開來，因此Y方向上的偏振光在晶體與晶體的交界面上會產(chǎn)生偏折。

在本例中，結(jié)構(gòu)1和3（均追跡晶體2中的尋常光線）的光線不發(fā)生偏折，而結(jié)構(gòu)2和4的光線發(fā)生雙折射偏折。

假設(shè)我們需要計算偏振光的消光比。如果通過實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行測量，我們需要使用Y方向偏振的光入射偏振器并測量透過的光強(qiáng)，再計算X方向的偏振光透過的光強(qiáng)并計算兩者之比。實(shí)際上這也是OpticStudio計算消光比的方式。復(fù)雜的點(diǎn)在于透過的光強(qiáng)為兩個結(jié)構(gòu)的相干疊加。因此我們需要先計算場振幅的疊加再計算光強(qiáng)。簡便的方法是使用ZPL宏來完成這一計算過程。

以下是我們需要用到的宏語言關(guān)鍵詞（完整的語法請參考用戶手冊）

POLDEFINE Ex, Ey, PhaX, PhaY：用來定義光線的起始偏振態(tài)

POLTRACE Hx, Hy, Px, Py, wavelength, vec, surf：用來對特定的光線在特定的表面上執(zhí)行偏振光線追跡，并將追跡結(jié)果保存在參數(shù)vec定義的數(shù)組中。數(shù)據(jù)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

為了計算結(jié)構(gòu)1和結(jié)構(gòu)3中光線的總能量，我們使用以下宏程序進(jìn)行計算：

數(shù)據(jù)依照如下格式進(jìn)行打印：

宏程序的主函數(shù)部分如下所示：

使用這段宏追跡軸上光線的消光比時其結(jié)果為無窮大；當(dāng)計算傾斜光線時其結(jié)果顯示少部分X方向的偏振光穿過了偏振器，因此存在一定的消光比數(shù)值：

使用偏振光瞳圖 (Polarization Pupil Map) 也可以計算場振幅并查看給定入射偏振態(tài)下的透過率，如下圖所示：

在實(shí)際使用情況中可能存在任意數(shù)量的雙折射晶體，因此有可能存在更多數(shù)量的多重結(jié)構(gòu)。您可以在該功能的參數(shù)設(shè)置中以空格為間隔輸入任意數(shù)量的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。