激光器中可能會用到1/4波片用于防止發出的光再反射回諧振腔中從而影響腔中的激光狀態,本文介紹1/4波片的最基本原理。
光的極化
光有極化方向,使用偏振鏡片可以篩選出任意特定極化方向的光。
而數學角度可以將某極化方向看成為兩個互相垂直的分量的合成,如下示意圖:
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兩個同相位的分量(紅色與藍色)合成線偏振光(綠色)。
1/4波片(Quarter-wave plate)
有一類材料,對于不同偏振方向的入射光,會有不同的折射率(也就是有不同的傳播速度)。而1/4波片就是控制材料和厚度使光經過波片后,兩個不同偏振方向的光產生1/4波長的相位差,在此相位差下合成的光為圓偏振光,如下示意圖:
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為什么1/4波片可以用于隔離反射光呢?激光器發出的經過偏振片選擇后的線偏振光,經過1/4波片后,兩個分量產生1/4波長相位差,反射回來后,兩個分量的方向和相位差不變,再次經過1/4波片,兩個分量再次疊加1/4波長相位差,共1/2相位差,所以合成的光為線偏振光,且偏振方向與原方向垂直,所以無法再次通過偏振片。
總結
1/4波片(wave?plate)是利用材料的各項異性特點,對不同偏振方向的光有不同的折射率與傳播速度,從而造成兩個分量相位差,而將線偏振光轉換為圓偏振光,或將圓偏振光轉換為線偏振光。
P.S.如果控制材料與厚度使光通過后兩個分量直接相差1/2相位,則稱為1/2波片或半波片,該波片有其它用途。