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zemax光學(xué)軟件是如何計(jì)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(shí)，兩偏振態(tài)的光無(wú)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(shí)兩種偏振態(tài)的光可以被區(qū)分開(kāi)來(lái)，因此Y方向上的偏振光在晶體與晶體的交界面上會(huì)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(jì)算偏振光的消光比。如果通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行測(cè)量，我們需要使用Y方向偏振的光入射偏振器并測(cè)量透過(guò)的光強(qiáng)，再計(jì)算X方向的偏振光透過(guò)的光強(qiáng)并計(jì)算兩者之比。實(shí)際上這也是OpticStudio計(jì)算消光比的方式。復(fù)雜的點(diǎn)在于透過(guò)的光強(qiáng)為兩個(gè)結(jié)構(gòu)的相干疊加。因此我們需要先計(jì)算場(chǎng)振幅的疊加再計(jì)算光強(qiáng)。簡(jiǎn)便的方法是使用ZPL宏來(lái)完成這一計(jì)算過(guò)程。

以下是我們需要用到的宏語(yǔ)言關(guān)鍵詞（完整的語(yǔ)法請(qǐng)參考用戶手冊(cè)）

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

POLTRACE Hx, Hy, Px, Py, wavelength, vec, surf：用來(lái)對(duì)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(jì)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(jì)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(shí)其結(jié)果為無(wú)窮大；當(dāng)計(jì)算傾斜光線時(shí)其結(jié)果顯示少部分X方向的偏振光穿過(guò)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(jì)算場(chǎng)振幅并查看給定入射偏振態(tài)下的透過(guò)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。