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簡介
FRED具有(yǒu)通(tōng)過光學系統來(lái)模拟光線偏振的能力。光源可(kě)以是随機、圓或線偏振光。能夠過濾或控制(zhì)偏振的光學組件，如雙折射波片和(hé)偏振片，可(kě)以準确的進行(xíng)模拟。FRED中偏振模拟的一些(xiē)簡單例子包括吸收二向色性和(hé)線栅偏振器(qì)，方解石半波片和(hé)馬耳他十字現象。這些(xiē)特征的每個(gè)都可(kě)以應用到更複雜的光學系統，如液晶顯示器(qì)（LCD）、幹涉儀以及偏光顯微鏡。
偏振片模型
考慮一個(gè)簡單的偏振片系統，包括随機偏振光，接着是虛拟表面、x偏振片和(hé)探測表面。相幹光源由在z方向傳播的10 ×10橢圓網格創建。光源的偏振态定義為(wèi)“偏振”&“随機性”，取決于(i)橢圓率(ii)旋轉方向(iii)橢圓偏振角。虛拟和(hé)探測器(qì)表面具有(yǒu)“Absorb”塗層和(hé)“Halt All”光線追迹控制(zhì)的橢圓平面。分析面分配到了每個(gè)平面。
圖1 随機偏振光由x偏振片過濾，由探測器(qì)進行(xíng)收集
有(yǒu)兩種方法來(lái)模拟偏振片。最簡單的方法是添加偏振塗層到表面。在FRED文檔的塗層分類中，用戶可(kě)以右鍵單擊并選擇Create a New Coating……在下拉菜單中，可(kě)以選擇“Polarizer/Waveplate Coating (Jones Matrix)”。對于這個(gè)例子，選擇“X Linear Polarizer”選項，并分配到偏振片表面。
一個(gè)更為(wèi)準确的技(jì)術(shù)是用自定義材料來(lái)模拟基于吸收的偏振。在FRED文件的材料分類中，用戶可(kě)以右鍵點擊，選擇Create a New Material……在下拉菜單中，選擇“Sampled Birefringent and/or Optically Active Material”。這裏，用戶對每個(gè)晶軸定義不同的實數(shù)折射率值，并且還(hái)可(kě)以定義不同的虛數(shù)折射率值。對于本例子，晶軸位于本地+X方向（1,0,0）。
一個(gè)吸收二向性x偏振片可(kě)以用no=1.61、ne=1.65、ko=100、ke=0模拟，一個(gè)線栅偏振片可(kě)以用no=1、ne=1.001、ko=100、ke=0模拟，虛數(shù)折射率代表吸收。在這種情況下，偏振的O光分量（垂直于晶軸）被吸收，隻留下沿着+X晶軸的偏振分量。
偏振點圖
為(wèi)監測光通(tōng)過系統的偏振情況，一個(gè)分析面可(kě)用于産生(shēng)偏振點圖。運行(xíng)光線追迹後，用戶可(kě)以前往Analysis / Polarization Spot Diagram……對于分析面每個(gè)光線的偏振将會(huì)标記為(wèi)具有(yǒu)指示旋向箭頭的橢圓。如果分析面的z軸與光線傳播方向一緻，通(tōng)過将大(dà)拇指對準光線過來(lái)的傳播方向并應用右手定則，即可(kě)确定旋向。例如，如果光線沿着全局+Z方向傳播，分析面+Z軸指向相同的方向，沿着全局-Z軸對準你(nǐ)的大(dà)拇指，運用右手定則來(lái)确定光線的旋向。
正如所預期的，來(lái)自光源的光線具有(yǒu)随機偏振态（圖2，左）。 追迹從x偏振片到探測器(qì)的光線後，産生(shēng)了一個(gè)新的偏振點圖，這可(kě)以證實隻有(yǒu)x偏振光分量穿過了偏振片（圖2，右）。
相關的FRED文件可(kě)以在這裏下載 知識庫.
圖2 偏振點圖。左邊：進入x偏振片之前的随機偏振光。右邊：通(tōng)過偏振片光線的x偏振分量，y偏振分量由偏振片吸收。
在任意偏振入射的條件下，探測器(qì)會(huì)收集大(dà)約50%的入射光功率。
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