橢偏儀與偏振相位（六）- 精確測量波片相位延遲量的原理

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橢偏儀與偏振相位（六）- 精確測量波片相位延遲量的原理

波片是基于晶體雙折射性質(zhì)的偏振器件丐巫，在光線技術(shù)、光學(xué)測量以及各種偏振光技術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用勺美，其中1/4波片及1/2波片在偏振器件中應(yīng)用尤其廣泛递胧。測量波片相位延遲量的方法主要有：光強(qiáng)探測法、旋光調(diào)制法赡茸、半陰法缎脾、光學(xué)補(bǔ)償法等。這些方法主要基于對(duì)光強(qiáng)的測量占卧，容易受光源的不穩(wěn)定及雜散光的干擾遗菠，精度受到一定的限制联喘，測量誤差一般在0.5°左右。本文從理論上分析了利用橢偏儀測量波片相位延遲量的可能性辙纬，討論了其測量精度及誤差來源豁遭，并利用消光式橢偏儀測量了1／4波片以及1／2波片相位延遲量。實(shí)驗(yàn)表明：測量過程不受光強(qiáng)波動(dòng)的影響贺拣，方法簡單蓖谢，操作方便，精確度高譬涡，測量波片相位延遲量精度達(dá)0.02°蜈抓。

測量的原理

利用消光式橢偏儀測量波片相位延遲量時(shí)，光路要調(diào)整成直通的狀態(tài)昂儒。如圖1所示沟使，其中P為起偏器，Q為標(biāo)準(zhǔn)1／4波片渊跋，C為待測波片腊嗡，A為檢偏器。

圖1橢偏儀測量波片相位延遲量光路圖

透射式橢偏方程為：

其中和△為橢偏參數(shù)拾酝，可由橢偏儀測量燕少。T_p和T_s分別是樣品的p分量和s分量的透射系數(shù)，透射波的復(fù)振幅為(E_2p蒿囤，E_2s)客们，入射波的復(fù)振幅為(E_1p，E_1s)材诽。

設(shè)θ為波片快軸與入射面的夾角底挫，為其快慢軸之間的相位延遲量，則波片的通用矩陣為：

取入射光E₁

經(jīng)過一個(gè)波片后脸侥，出射光E₂為:

令

所以(4)式就是測量樣品的相位延遲量的橢偏方程建邓，只要測量橢偏參數(shù)(，△)值就能通過橢偏方程求出波片相位延遲量δ睁枕。為了便于測量官边，討論特定的θ值下，(外遇，△)值與波片相位延遲量的關(guān)系：

（Ⅰ）當(dāng)θ=0°時(shí)注簿，即波片的快軸平行于入射面，則

因此

(Ⅱ)當(dāng)θ=90°時(shí)跳仿，即波片的快軸垂直于入射面诡渴，則

因此

分析表明，橢偏儀的光路處于直通的形式塔嬉，通過選擇波片放置的θ值為0°或90°玩徊，容易測量得到△租悄，即波片相位延遲量δ。

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相關(guān)文獻(xiàn)：

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