光器件光學仿真專題系列5—環(huán)形器中的偏振元件

三端口環(huán)形器中用到了波片、法拉第旋轉(zhuǎn)片以及渥拉斯頓棱鏡，它們都是偏振相關(guān)的元件，本章將完成這些元件的建模。

一：波片

波片由雙折射晶體制成，其光軸與晶體表面平行。波長λ的線偏振光入射到波片可“分解成”e光和o光兩部分，由于兩種光的折射率不同，通過厚度為d的波片后，e光和o光會產(chǎn)生光程差d*(ne-no)，當這一光程差與滿足關(guān)系式：

d*(ne-no)=λ*(m+1/2)

稱該波片為半波片。當m=0，即光程差恰好等于λ/2時，則稱為真零級半波片。偏振光通過半波片，由于其e光和o光產(chǎn)生了π的相位差，“合成后”的出射光偏振方向與入射偏振方向關(guān)于光軸呈鏡像關(guān)系。

本環(huán)形器中的半波片是真零級半波片，由石英晶體制成，其在1.31um波長的e/o光折射率差為0.0086，容易算出其厚度為

d=1.31/2/0.0086=76um

其光軸方向與Y軸呈22.5°夾角，如下圖所示