本文介紹了 OpticStudio 模擬基于偏振的
光學(xué)現(xiàn)象的幾種方法。本文的目的是在對(duì)基于偏振的光學(xué)進(jìn)行建模時(shí)檢查這些特征的優(yōu)勢(shì)和正確應(yīng)用。討論的功能包括偏振光瞳圖、瓊斯矩陣、雙折射、表面涂層等。這些對(duì)于波片和隔離器等實(shí)際應(yīng)用很重要。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
W>spz~w%j gUB{Bh($Y 簡(jiǎn)介
}iI bc A ] #< 偏振效應(yīng)被用于各個(gè)領(lǐng)域的無(wú)數(shù)
光學(xué)系統(tǒng)中。OpticStudio 允許用戶指定進(jìn)入系統(tǒng)的光的輸入偏振以及序列模式中的表面與偏振特性交互的設(shè)置，提供了對(duì)任何應(yīng)用進(jìn)行建模的方法。建模偏振相關(guān)介質(zhì)的三種方法是通過(guò)瓊斯矩陣表面、表面涂層和雙折射輸入/輸出表面。
S:Tm23pe /f1'm@8; 為了選擇合適的表面類(lèi)型，了解您嘗試建模的偏振器的用途很重要。本文將描述設(shè)置極化系統(tǒng)以及上述每個(gè)表面/表面設(shè)置的優(yōu)缺點(diǎn)。
HBLWOQab v@G4G*x\ 偏振
光源的產(chǎn)生
z L s^,x 9e<Zgr?N OpticStudio 中的所有偏振分析都需要輸入偏振態(tài)，通常以瓊斯矢量 (Jx, Jy) 的形式給出，其中X和Y的起始相位可選。向 OpticStudio 輸入偏振態(tài)有兩種方式。第一種方法是在單獨(dú)的分析設(shè)置中明確定義初始偏振狀態(tài)（Jx、Jy和X/Y相位），例如使用偏振
光線跟蹤（Polarization Ray Trace）和偏振光瞳圖（Polarization Pupil Map）。
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;^l_i4A fo\\o4Q yh 第二種方法是在系統(tǒng)管理器（System Explorer）的“偏振（Polarization）”部分應(yīng)用偏振狀態(tài)。通過(guò)檢查各個(gè)分析設(shè)置中的“使用偏振（Use Polarization）”設(shè)置（或類(lèi)似設(shè)置），在任何適用分析窗口的計(jì)算中考慮此處輸入的狀態(tài)。
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[V@yRWI dDKqq(9(` 系統(tǒng)管理器中定義的“方法（Method）”（或參考狀態(tài)）需要將2D瓊斯矩陣輸入（Jx、Jy）轉(zhuǎn)換為 3D 電場(chǎng)分量（Ex、Ey、Ez）。雖然很容易認(rèn)為Jx對(duì)應(yīng)于S極化狀態(tài)的能量量，Jy對(duì)應(yīng)于P極化狀態(tài)的能量量，但如果沒(méi)有入射平面，這些定義是不明確的（參見(jiàn)這個(gè)論壇以獲取更多信息）。也就是說(shuō)，從光源發(fā)射并沿射線矢量K在自由空間中傳播的射線需要參考才能準(zhǔn)確定義偏振態(tài)矢量S和P。在 OpticStudio 中，可以使用以下參考：
Rq7p 29w #Y[H8TW X 軸參考: P向量由K叉乘X確定，S=P叉乘K（默認(rèn)）；
/BH.>R4`A Y 軸參考: S向量由Y叉乘K確定，P=K叉乘S；
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FDKU C Z 軸參考: S向量由K叉乘Z確定，P=K叉乘S。
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! b?kPN:U#N/ 注意：S、P和K（傳播方向）始終是正交的。它們分別由下表中的紅色、藍(lán)色和綠色向量表示。
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Ugi5OKdj7) = cfm= + 這種方法允許用戶在生成輸入極化時(shí)能更加靈活。默認(rèn)表面在z方向具有表面法線，因此經(jīng)典的S和P定義將限制用戶生成Z參考輸入偏振。
v`)m">e*w i+~QDo (Pi 偏振光瞳圖
Wp*sP Z 6MrKi|'X@ 偏振光瞳圖可以說(shuō)是 OpticStudio 中最有用的工具，可以快速查看給定表面上光束的偏振狀態(tài)。也就是說(shuō)，它確實(shí)有一些細(xì)微差別，必須完全理解才能準(zhǔn)確解釋其結(jié)果。
;] &-MFv# X*Z5 P 通常，OpticStudio 執(zhí)行與時(shí)間無(wú)關(guān)的計(jì)算（即它呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間快照）。然而，極化瞳孔圖不是這種情況，它在定義的表面上隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)一個(gè)周期時(shí)在笛卡爾圖上繪制電場(chǎng)矢量 (Ex, Ey) 的端點(diǎn)。這是因?yàn)橄辔浑S時(shí)間的變化決定了偏振橢圓的方向。對(duì)于幾乎所有系統(tǒng)，OpticStudio 是在時(shí)間上向前還是向后進(jìn)行計(jì)算并不重要，因?yàn)樗僭O(shè)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。默認(rèn)情況下，計(jì)算會(huì)在時(shí)間上向前看（即，如果系統(tǒng)要及時(shí)向前推進(jìn)一些小量，則在“將擊中”指定表面的光線的相位）。
R!{7OkC A9BxwQU# 此外，用戶應(yīng)注意，在定義Jx和Jy之間的初始相移時(shí)，“X-相位”或“Y-相位”的正值將導(dǎo)致Jx相對(duì)于Jy在空間上滯后，反之亦然。例如，定義X-相位=90度和Y-相位=0度將導(dǎo)致電場(chǎng)的Ex分量落后Ey分量90度（見(jiàn)下圖）。
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!cCg/ WbzA Jx 5 假設(shè) (Jx, Jy) = (0.707,0.707)，產(chǎn)生的偏振橢圓將是順時(shí)針、圓偏振，如偏振光瞳圖所示。
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