波片簡(jiǎn)介及波片的類型

光波可具有不同偏振態(tài)，實(shí)際工作中經(jīng)常需要改變光波的偏振態(tài)或檢測(cè)光波的偏振態(tài)。由于光波的偏振態(tài)是由其正交振動(dòng)的振幅比與相位差所決定，因此改變這兩個(gè)參量，就可以改變光波的偏振態(tài)。利用光通過(guò)晶體，聚合物或液晶可以改變?nèi)肷涔獾南辔徊畹奶仄谱鞯囊活惞鈱W(xué)器件，我們稱之為波片，或相位延遲器(retarder)。

波片的類型：

波片按結(jié)構(gòu)來(lái)分，有多級(jí)波片(multiple-order wave plate)，膠合零級(jí)波片或稱復(fù)合波片(compound zero-order wave plate)及真零級(jí)波片(true zero-order)。

真零級(jí)波片，延遲量的波長(zhǎng)敏感度低，溫度穩(wěn)定性高，接受有效角度大，性能大大由于其他兩種波片。但真零級(jí)波片往往非常的薄，以石英為例，其在可見(jiàn)光部分雙折射系數(shù)約為~0.0092。一個(gè)550nm為中心波長(zhǎng)的真零級(jí)石英波片其厚度只有15um。如此薄的波片在制造和使用上都會(huì)遇到不少困難。

多級(jí)波片的厚度等于多個(gè)全波厚度(n×waves)加一個(gè)所需延遲量厚度。多級(jí)波片相對(duì)比較容易制造，缺點(diǎn)是其對(duì)波長(zhǎng)，溫度，入射角均很敏感。

膠合零級(jí)波片(復(fù)合波片)是將兩個(gè)多級(jí)波片膠合在一起。通過(guò)將一個(gè)波片的快軸和另一個(gè)波片的慢軸對(duì)準(zhǔn)以消除全波光程差，僅留下所需的光程差。膠合波片可以在一定程度上改善溫度對(duì)波片的影響，但另一個(gè)結(jié)果是其增加了波片延遲量對(duì)入射角度及波長(zhǎng)的敏感性。

波片按材料分，常見(jiàn)的有各種晶體波片，和聚合物波片，液晶波片。常用的晶體包括云母，方解石，石英等。

如前所述，石英因?yàn)殡p折射系數(shù)過(guò)大，一般只適合做多級(jí)或膠合零級(jí)波片。。

云母可以被很精細(xì)的劈開(kāi)的天然晶體，可以用來(lái)做真零級(jí)波片。但云母波片的缺點(diǎn)是口徑一般比較小，整個(gè)平面的均一性比較差，并且長(zhǎng)時(shí)間使用的光學(xué)質(zhì)量及可靠性也比較差。

相比石英而言，聚合物材料的雙折射系數(shù)比較小，所以更適合制造真零級(jí)波片，尤其是在可見(jiàn)波段。各種聚合物在不同波段的色散程度不同，所以對(duì)不同應(yīng)用要考慮用不同類型的聚合物。

消色差波片是由幾層不同的聚合物或晶體精確對(duì)準(zhǔn)層疊而成的。消色差波片主要優(yōu)點(diǎn)是在一定的帶寬之內(nèi)延遲量對(duì)波長(zhǎng)的變化不敏感。

液晶波片(液晶相位延遲器)是一種新型的可控相位延遲器。通過(guò)控制加在液晶兩邊的電壓，可以改變液晶的雙折射系數(shù)，從而改變通過(guò)液晶波片光的相位差。