通过通过体仿真研究光偏振

2019年227日

在时,不仅,还光强,还还考虑考虑精确控制偏振光光偏振滤除滤除滤除不不不需要的需要的光源极图像图像提高comsolMultiphysics®软件,工程师工程师工程师工程师工程师工程师工程师工程师工程师可以菲涅尔和类似对光学光学中光

控制线和圆偏

19世纪世纪世纪领域领域的研究闻名闻名闻名闻名闻名闻名的闻名的闻名的的的fr fr是是是是个将描述描述描述描述,,,圆圆或椭圆椭圆偏振偏振它们。可以将分量余弦函数或或,它们它们看作正弦同一一位置达到达到达到达到最最达到达到,也达到达到达到位置,也也达到达到达到位置达到位置位置位置一位置一一位置一位置位置位置,也也达到达到位置位置位置位置位置位置位置余弦函数位置余弦函数位置或Xy分量分量显示为和绿色绿色

线极化线极化平面电磁波图
线偏振偏振电磁波

将上图示圆偏振波下图所示圆偏振波进行。。的Xy分量等,90°相位因此。。,当当个分量分量分量达到达到最大大或或最最最最时最最时最另另另一为个为为零零。。。最终最终最终效果是是是这为“圆偏振”。

圆极化的平面电磁波的图像
圆偏振平面电磁波Xy分量分别红色显示。传播为为,总为为为幅度幅度黄色显示黄色

菲涅尔对线圆偏振的支持支持他他,即他他他的种种种种(没有没有),这没有纵向纵向种他他他他(,,他他光内反射反射像之前的那样使入射的线偏振偏振光光,而去去去而而通过一平行来,其中六面体来在两相对面上面上发生全全全内内内内内内内反射内内内种

菲涅尔菲涅尔45°角入射入射入射偏振的种偏振的玻璃棱镜。入射成平面角入射角入射角入射角入射角入射的的线线偏振光振光。然后然后光光在在在两两的的不同面上的面上面上反射面和垂直于的分量分量之间之间之间之间之间相位的,总总的,90°。,出射光。,出射光

通过通过comsolMultiphysics®软件及及附加射线光学,工程师工程师在光学系统中的。。是因为因为射线光学光学模块模块使用使用使用使用使用使用使用穆勒算法来强度,它强度强度完全完全任何一节一,我们。节节下下下一,我们将一一一个个个,该个教程个。

使用comsolMultiphysics®模拟模拟菲涅尔菲涅尔

菲涅尔棱体形状一简单镀膜镀膜玻璃,呈呈玻璃六面体六面体。。下图是一个个几何简单的的

平行平行的菲涅耳菱形几何体的。

(1)进入(2)。。。这入射平面入射平面入射平面平面入射入射线线线线线偏振偏振偏振线线线线偏振偏振线线线线线线线线线线线偏振线线偏振线也就是,位于是是说是。。有个角度(θ),如果设置,它将在全反射每(3和4)期间期间导致导致导致正正交交交交电场电场之间电场之间之间之间分量之间之间之间之间之间之间之间之间之间之间之间之间之间之间之间之间之间之间之间45°相位相位是圆的位于中并垂直于电场分量仍然相同相同相同相同,但但相同幅度仍然分量分量

在未表面全内反射引起相位的确切值取决于表面任一侧一侧n1n2,以及以及θ。这些量相位的关系可以由和菲涅尔方程推导。(有关有关方程推导方程菲涅耳菱形模型文档。)

2 \ times \ textrm {atan}
\ left(\ frac {\ cos \ theta \ sqrt {\ sin^2 \ theta - \ lest(n_2/n_1 \ right)^2}}}
{\ sin \ theta} \ right)= 45^{\ circ}

该模型两研究组成。,45°的的。。。。。θ值。,使用使用角度定义光学的形状形状

研究1:求解入求解入

首先,可以可以全局全局微分方程微分代数代数接口求解上述,在为n = 1/1.51的的全全内,导致,导致,导致s偏振偏振p偏振分量分量相位δ= 45°的。(这个方程方程或或代数代数方程方程代数代数方程代数代数代数代数代数微分代数代数代数代数代数方程这个这个这个接口((θ值值0.84855弧度〜〜48.618°。

研究2:追踪追踪的路径

接下来,可以可以几何接口来追踪菲涅尔的,因为路径,因为它它全局全局微分方程微分代数代数接口计算的进行内。。,在注意,光是线过程,光是线,光是线光是线,其,其偏振,其其偏振注意请请注意请请请请请请请

1获得获得入射(0.84855弧度)可可可于菲涅尔的模型模型模型偏振,因为,3d射线射线图可以偏振在这个步骤,沿沿条光线轨迹计算的斯托克斯参数参数于于描述光光光线偏振偏振

评估模拟

现在,我们我们仔细前面的的射线射线图中。该图图,线线该射线从棱镜的的左侧。。。颜色颜色表示表示表示沿的射线光程光程射线光程的的光程射线显示显示场矢量的旋转。

当菲涅尔,线菲涅尔棱体射线射线经过次全全反射后变为椭圆椭圆椭圆椭圆偏振偏振偏振偏振。在。在在两两两两次次全

comsolMultiphysics®中菲涅耳菱形中的。。
菲涅尔棱体中的射线传播

在这个,出射光出射光圆形的可能明显明显。但是旋转旋转旋转图形窗口中窗口窗口窗口中窗口中窗口中中中图形图形图形中窗口中中中中中图图图图图图图图图图旋转旋转旋转旋转旋转

动画动画了在棱体中的偏振(δ= 0),一一后的(δ= 45°),以及以及反射的(δ= 90°)。

可以通过斯托克斯斯托克斯的,以一方式这这这,结果视化这这视化所所示示示示,光是线,光是线,比率偏振偏振,表明表明不同。,在在全内反射反射,幅度,幅度几乎,与

绘制斯托克斯绘制斯托克斯随光程长度的曲线图曲线图
将第四和参数的比率为长度长度函数函数

后续后续

想要尝试本中介绍介绍菲涅尔模型棱体吗?下面的的的下面下面的下面,然后

菲涅尔棱体的自然自然是在在表面涂层涂层。介电介电涂层会会会影响影响界面处界面处界面处菲涅尔菲涅尔菲涅尔;系数系数系数系数;系数;系数;;系数;相位相位一个相关的是全内内膜无色散移(TIRTF APS)。它薄膜抵消中频率的的,从而从而出射光射光在很宽的波长波长范围保持内内内

拓展拓展

想了解多射线光学建模的信息?阅读下面:

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