偏振与波片

波片 光与物质中的原子或分子的相互作用与光的波长有关。这种相关性的一个体现是共振作用，可以通过物质的色散方程描述。另一个体现是这种共振作用可以产生双折射现象，也就是物质的折射率随光的偏振方向发生改变。在某些晶体中，原子的规则排列会导致在不同方向上振动的电矢量具有不同的共振频率。产生的一个结果是，不同偏振方向的光具有不同的折射率。与物质的色散不同，双折射比较容易避免，例如采用非晶的材料如玻璃，或者采用具有简单对称晶格结构的晶体，如氯化钠或砷化镓。另一方面，我们也可以利用双折射的性质来改变或调制光的偏振态。这种光学元件通常被称之为双折射波片，或简称为波片。沿双折射晶体的光轴方向截取一个薄片，当一束光入射到薄片上时，在两个相互垂直的偏振方向上，光将展现出不同的折射率。相应地，光的传播速度也不同，分别对应于快轴和慢轴。图1所示为一束入射光的偏振方向和晶片的快轴方向平行，它在晶片内具有最大的相位速度。而沿与之正交的慢轴方向偏振的光，具有最大的折射率以及最小的相位速度。如图2所示。