偏振相關(guān)介質(zhì)的種類

在OpticStudio中有多種可以改變輸入光偏振態(tài)的方法。這些方法引入了偏振相關(guān)的表面或材料。下面我們來介紹三種方法并描述它們?cè)谕ǔＧ闆r下的應(yīng)用場(chǎng)景。

瓊斯矩陣 

瓊斯矩陣表面是一個(gè)理想的面型并且默認(rèn)輸入光為垂直入射。該表面使用2x2矩陣表示瓊斯向量（用來描述電場(chǎng)）如下式所示：

其中A, B, C, D, Ex和Ey均為復(fù)值（您可以查看往期公眾號(hào)文章“如何使用瓊斯矩陣表面”了解更多信息）。該矩陣可以通過二維向量描述三維電場(chǎng)但前提假設(shè)是默認(rèn)其傳播方向與Z軸重合。因此，電場(chǎng)分量只在XY平面。如果光線確實(shí)沿Z軸準(zhǔn)直入射系統(tǒng)，則該表面可以提供理想的分析結(jié)果，并描述出P和S偏振態(tài)的變化及透過率的變化。

OpticStudio也允許在斜入射的情況下使用瓊斯矩陣表面，但這種情況下該分析功能只能提供近似結(jié)果。并且矩陣無法考慮電場(chǎng)在Z方向上的分量產(chǎn)生的影響，即雙折射現(xiàn)象或菲涅爾效應(yīng)等。

如果使用瓊斯矩陣來模擬光延遲器件，則入射光必須垂直于該表面。如果您需要準(zhǔn)確計(jì)算離軸的相位變化，您需要使用雙折射輸入 (Birefringent In) 和雙折射輸出 (Birefringent Out) 表面。

瓊斯矩陣可以較好的模擬離軸入射下的起偏器。表面將允許電場(chǎng)在Z方向上傳輸，并可以像電場(chǎng)X分量和Y分量一樣進(jìn)行模擬。在模擬結(jié)果中和向量K平行的分量將被減去，因此電場(chǎng)保持與向量K垂直。如果需要生成一個(gè)表面可以改變Ez分量，您可以使用光學(xué)鍍膜。

光學(xué)表面鍍膜

OpticStudio允許用戶定義實(shí)際鍍膜或理想鍍膜并將這些應(yīng)用在光學(xué)系統(tǒng)上。同時(shí)OpticStudio的鍍膜數(shù)據(jù)庫包含了大量常用的膜層數(shù)據(jù)。雖然鍍膜可以用于多種不同的應(yīng)用環(huán)境，但本文將只關(guān)注鍍膜對(duì)光線偏振態(tài)的影響。更多信息請(qǐng)參考知識(shí)庫文章“How to Define Metal Materials in Zemax OpticStudio”

https://customers.zemax.com/os/resources/learn/knowledgebase/how-to-define-metal-materials-in-zos

在討論鍍膜的影響之前，我們必須考慮到電場(chǎng)的強(qiáng)度和偏振態(tài)是由向量表示的：