介绍:
本文旨在介绍FRED的材料属性的一些中间设置,分为以下几个部分。
双折射晶体和偏振干涉
光源偏光设置
双折射材料取向等设置
干涉结果和光属性查看
渐变折射率(GRIN)材料
脚本设置渐变索引材质
定性模拟结果
双折射晶体和偏振干涉
偏振干涉现象在实际中有很多应用。 我们这里要模拟的是一个典型的双折射干涉实验。 设置如右图所示:左侧为偏光光源,偏光方向在xy平面上,与x轴成45°倾角。 度,所有射线指向一个点的相反延伸。 出射光通过2mm厚的长石板,光轴沿z轴。 之后,光线通过偏光片,偏光片的方向垂直于光源方向(xy平面,与x的倾角为-45度),通过设置偏光片实现偏光片涂层。 最左边是接收分析平面,光在此停止,用于估计光强。
图 1. 系统设置
下面提供双折射材料。 在材料文件夹下右击,选择新材料(anew),类型选择采样双折射材料或光活性材料(and/or),设置波长为0.,设置o-light和的折射率到1.66和1.49,光轴方向设置为z轴(0,0,1)。
图 2. 双折射材料
偏光片是通过偏光镀膜实现的,新的偏光镀膜如下。 右击涂层文件夹,新建一个涂层,类型选择偏振光/波片涂层琼斯矩阵(/jones),然后默认是沿x轴偏振涂层。
图 3. 偏光涂层
右键单击“灯光”文件夹并选择“新建详细灯光”。 命名为光束,选择光源类型为多边形平面,选择从某点发射的方向,选择该点在z轴负轴的某点(0,0,-20)。 设置光源为相干光,在偏光()选项卡中设置光源的偏光类型和方向为线偏光,方向设置为x轴方向(下图通过调整偏光方向)光源沿z轴选择-45度,其实这里也可以设置偏光方向为特定的点方向,需要改变偏光时使用前一种方法会更方便光源的光线方向)。 然后设置光源的位置和旋转,将光源的位置设置在(0,0,-3),沿z轴选择-45度。
图 4. 光源方向
图 5. 光源相干设置
图 6. 光源偏振光设置
图 7. 光源位置和旋转
在文件夹下右击(),选择New Lens(透镜)。 如下,设置直径为10,长度为2,双面曲率为0,在原点处,将橄榄石材质应用到透镜上。 如右图所示。
图 8. 新长石板
在几何结构文件夹下的()下右击,新建基本器件(),平面(plane),半长半宽为10个单位,旋转-45度,向负方向平移5个单位z 轴。 将偏光涂层涂在偏光片上。
图 9. 创建一个新的偏振器
同样的步骤搭建接收面,半长半宽为12,位置在(0,0,10)。
图 10. 接收面
准备分析表面,但将其应用于接收表面。 这里将分析人脸规格设置为手动匹配数据范围。
图 11. 轮廓表面
这里的设置已经完成,整个系统如右图所示。 也可以到Edit/查看各个表面的材质、涂层、灯光控制等属性。
图 12. 整体系统
图 13. 各种表面特性
现在让我们定性地讨论干预的功效。 由于光源垂直于偏光片的偏振光方向,只有偏振光方向发生变化的光才能通过。 当光通过单轴晶体时,分为o光()和feton(),其中o光场分量垂直于主平面(光与光轴形成的平面),而feton电场分量平行于主平面,在晶体中o光速和费子通常会不同(与光轴和光的方向有关),即等效折射率不同,所以两盏灯相隔一个小角度,走同样的距离会有相位差。 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两种光的分量满足相干条件。 两种光的相位差随倾斜角度的变化而变化,因此随着夹角的变化,会出现密密相间的环状。
对于相同夹角的光线,投射在单轴晶体上的不同方位角的o-ray和分量是不同的。 ,因此可以设想,同一个圆环上的光强也会随着方位角发生周期性变化。 实际上,相干环上会出现黑色十字线刷。
让我们追踪下面的光线,但看看能量分布,如右图所示。
这里更改了绘图风格和颜色级别,可以通过右键单击图表并选择颜色级别来设置。
图 14. 光线追踪效果
在/Spot(Ctrl+Shift+L)中查看光在分析面上的偏振态光折射原理的实验,应为-45度方向的线偏振态,如右图所示。 您还可以在将接收面连接到偏振器之前将接收面沿 z 轴的偏转从 10 个单位调整到 3 个单位光折射原理的实验,并在此处检查光的偏振。 可以看出o-ray和在相同的倾角下,不同的方位角重量会有所不同。
图 15. 轮廓表面上光线的偏振
图 16. 偏振器前的光偏振
接下来考虑偏光片旋转一定角度后干涉结果会发生怎样的变化。 如右图所示,将偏光片绕z轴旋转-80度。
图 17. 将偏振器旋转一个角度
图 18. 旋转偏振器后的干扰
偏振光干涉的干涉图案千变万化。 现在调整光轴方向倾斜一个小角度,观察会出现什么结果。
可以在Tools->edit/ //调整晶体的光轴或者梯度折射率材料(GRIN)的方向(查看和调整梯度折射率材料/双折射材料的位置和方向),选择材料和设备,并调整位置或角度,如右图所示。
图 19. 调整双轴晶体的晶轴方向
图 20 光轴沿x轴旋转3度后的干涉图样
从上图可以看出,倾斜光轴只相当于平移干涉图样。