Lyot型單色光退偏器設(shè)計(jì)與研究

任樹鋒，吳福全

(1. 菏澤學(xué)院 物理系，山東 菏澤 274015;2. 曲阜師范大學(xué) 激光研究所，山東 曲阜 273165)

引言

在光學(xué)測(cè)量中，為了消除探測(cè)器由于偏振敏感性帶來的誤差，往往需要使用退偏器。1928年，Lyot最早發(fā)明了Lyot型退偏器，它由兩塊厚度比為2∶1的X切割的雙折射晶體平板組成，晶體光軸間的夾角為45°。Lyot退偏器一般應(yīng)用于復(fù)色光的退偏，它的相關(guān)研究比較多[1-6]。本文在Lyot退偏器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種適用于單色光的退偏器，其前后兩半塊均為相應(yīng)入射波長(zhǎng)的1/4波片。由于偏振分析中常用的矩陣方法[7-13]計(jì)算復(fù)雜且物理意義不夠清晰，我們轉(zhuǎn)而采用相對(duì)簡(jiǎn)潔的光波疊加[14-15]的方法。通過分析可知，退偏器對(duì)任意方位角入射的單色線偏振光，均可得到強(qiáng)度穩(wěn)定的圓偏振光，從而避免了偏振敏感性產(chǎn)生的誤差。通過測(cè)量精選波片組成的樣品的退偏度，充分驗(yàn)證了理論的正確性及設(shè)計(jì)方案的可行性。

1 光路分析

以石英晶體為例來分析。在圖1中，組成Lyot退偏器的前后2個(gè)石英波片平行豎直放置，厚度分別為d1、d2。前面波片的慢軸(晶體光軸)沿x方向，后面波片的慢軸在xoy面內(nèi)且與前者夾角為45°。單色線偏振光垂直入射(沿z軸)，其振動(dòng)方向在xoy面內(nèi)與x軸夾角，即為方位角。圖中的θ為一般角度，此時(shí)線偏振光在前半塊分解為振動(dòng)方向正交且傳播方向一致的非常光和尋常光，兩者的相位差隨波片厚度增加。因此，在前面波片內(nèi)光的偏振態(tài)為橢圓率隨厚度變化的橢圓偏振光(用橢圓符號(hào)表示)。這兩束光進(jìn)入后面波片后又分別對(duì)后面波片的慢軸分解得到各自的非常光和尋常光?！?br>