介紹:
本文旨在介紹FRED的材料屬性的一些中間設置,分為以下幾個部分。
? 雙折射晶體和偏振干涉
? 光源偏光設置
? 雙折射材料取向等設置
? 干涉結果和光屬性查看
?漸變折射率(GRIN)材料
? 腳本設置漸變索引材質
? 定性模擬結果
雙折射晶體和偏振干涉
偏振干涉現象在實際中有很多應用。 我們這里要模擬的是一個典型的雙折射干涉實驗。 設置如右圖所示:左側為偏光光源,偏光方向在xy平面上,與x軸成45°傾角。 度,所有射線指向一個點的相反延伸。 出射光通過2mm厚的長石板,光軸沿z軸。 之后,光線通過偏光片,偏光片的方向垂直于光源方向(xy平面,與x的傾角為-45度),通過設置偏光片實現偏光片涂層。 最左邊是接收分析平面,光在此停止,用于估計光強。
圖 1. 系統設置
下面提供雙折射材料。 在材料文件夾下右擊,選擇新材料(anew),類型選擇采樣雙折射材料或光活性材料(and/or),設置波長為0.,設置o-light和的折射率到1.66和1.49,光軸方向設置為z軸(0,0,1)。
圖 2. 雙折射材料
偏光片是通過偏光鍍膜實現的,新的偏光鍍膜如下。 右擊涂層文件夾,新建一個涂層,類型選擇偏振光/波片涂層瓊斯矩陣(/jones),然后默認是沿x軸偏振涂層。
圖 3. 偏光涂層
右鍵單擊“燈光”文件夾并選擇“新建詳細燈光”。 命名為光束,選擇光源類型為多邊形平面,選擇從某點發射的方向,選擇該點在z軸負軸的某點(0,0,-20)。 設置光源為相干光,在偏光()選項卡中設置光源的偏光類型和方向為線偏光,方向設置為x軸方向(下圖通過調整偏光方向)光源沿z軸選擇-45度,其實這里也可以設置偏光方向為特定的點方向,需要改變偏光時使用前一種方法會更方便光源的光線方向)。 然后設置光源的位置和旋轉,將光源的位置設置在(0,0,-3),沿z軸選擇-45度。
圖 4. 光源方向
圖 5. 光源相干設置
圖 6. 光源偏振光設置
圖 7. 光源位置和旋轉
在文件夾下右擊(),選擇New Lens(透鏡)。 如下,設置直徑為10,長度為2,雙面曲率為0,在原點處,將橄欖石材質應用到透鏡上。 如右圖所示。
圖 8. 新長石板
在幾何結構文件夾下的()下右擊,新建基本器件(),平面(plane),半長半寬為10個單位,旋轉-45度,向負方向平移5個單位z 軸。 將偏光涂層涂在偏光片上。
圖 9. 創建一個新的偏振器
同樣的步驟搭建接收面,半長半寬為12,位置在(0,0,10)。
圖 10. 接收面
準備分析表面,但將其應用于接收表面。 這里將分析人臉規格設置為手動匹配數據范圍。
圖 11. 輪廓表面
這里的設置已經完成,整個系統如右圖所示。 也可以到Edit/查看各個表面的材質、涂層、燈光控制等屬性。
圖 12. 整體系統
圖 13. 各種表面特性
現在讓我們定性地討論干預的功效。 由于光源垂直于偏光片的偏振光方向,只有偏振光方向發生變化的光才能通過。 當光通過單軸晶體時,分為o光()和feton(),其中o光場分量垂直于主平面(光與光軸形成的平面),而feton電場分量平行于主平面,在晶體中o光速和費子通常會不同(與光軸和光的方向有關),即等效折射率不同,所以兩盞燈相隔一個小角度,走同樣的距離會有相位差。 由于o光的偏振光角度不同,不能直接相干,但投射到偏振片上的兩種光的分量滿足相干條件。 兩種光的相位差隨傾斜角度的變化而變化,因此隨著夾角的變化,會出現密密相間的環狀。
對于相同夾角的光線,投射在單軸晶體上的不同方位角的o-ray和分量是不同的。 ,因此可以設想,同一個圓環上的光強也會隨著方位角發生周期性變化。 實際上,相干環上會出現黑色十字線刷。
讓我們追蹤下面的光線,但看看能量分布,如右圖所示。
這里更改了繪圖風格和顏色級別,可以通過右鍵單擊圖表并選擇顏色級別來設置。
圖 14. 光線追蹤效果
在/Spot(Ctrl+Shift+L)中查看光在分析面上的偏振態光折射原理的實驗,應為-45度方向的線偏振態,如右圖所示。 您還可以在將接收面連接到偏振器之前將接收面沿 z 軸的偏轉從 10 個單位調整到 3 個單位光折射原理的實驗,并在此處檢查光的偏振。 可以看出o-ray和在相同的傾角下,不同的方位角重量會有所不同。
圖 15. 輪廓表面上光線的偏振
圖 16. 偏振器前的光偏振
接下來考慮偏光片旋轉一定角度后干涉結果會發生怎樣的變化。 如右圖所示,將偏光片繞z軸旋轉-80度。
圖 17. 將偏振器旋轉一個角度
圖 18. 旋轉偏振器后的干擾
偏振光干涉的干涉圖案千變萬化。 現在調整光軸方向傾斜一個小角度,觀察會出現什么結果。
可以在Tools->edit/ //調整晶體的光軸或者梯度折射率材料(GRIN)的方向(查看和調整梯度折射率材料/雙折射材料的位置和方向),選擇材料和設備,并調整位置或角度,如右圖所示。
圖 19. 調整雙軸晶體的晶軸方向
圖 20 光軸沿x軸旋轉3度后的干涉圖樣
從上圖可以看出,傾斜光軸只相當于平移干涉圖樣。