介紹
沃拉斯頓棱鏡偏振器(qì)包含兩個(gè)由單軸晶體(tǐ)構成的直角棱鏡，如方解石，它經常用于沃拉斯頓棱鏡中。兩塊單軸晶體(tǐ)是定向的，使得(de)晶軸互相垂直。如下圖所示的幾何結構，水(shuǐ)平偏振光在第一個(gè)區(qū)域中以非尋常折射率（ne）傳播，折射到第二個(gè)區(qū)域中，以尋常折射率（no）傳播。垂直偏振光經過相反的折射，兩個(gè)偏振态就這樣分開(kāi)了。本文介紹了一個(gè)腳本，即wollastonCreator.frs，根據輸入到基本對話(huà)框中的用戶技(jì)術(shù)參數(shù)來(lái)創建一個(gè)沃拉斯頓棱鏡，且允許三個(gè)方向上(shàng)具有(yǒu)不同的尺寸。wollatsonPrismPolarizers.frd這個(gè)FRED文件包含兩個(gè)使用生(shēng)成器(qì)腳本創建的沃拉斯頓棱鏡— 一個(gè)是基于ThorLabs模型，另一個(gè)是基于Edmund光學模型。為(wèi)了方便起見，沃拉斯頓生(shēng)成器(qì)腳本和(hé)雙折射材料生(shēng)成器(qì)腳本已作(zuò)為(wèi)嵌入式腳本包含在裏面。當定義用于沃拉斯頓棱鏡偏振器(qì)的雙折射材料時(shí)，雙折射材料生(shēng)成器(qì)可(kě)能會(huì)非常有(yǒu)用。
圖1. 沃拉斯頓棱鏡偏振器(qì)的晶軸标記為(wèi)黑(hēi)色箭頭，水(shuǐ)平（x）偏振光向上(shàng)偏折，垂直（y）偏振方向上(shàng)下偏折（假定為(wèi)負單軸晶體(tǐ)no>ne）。
FRED中的雙折射材料
在使用雙折射材料創建元件之前，理(lǐ)解他們在FRED中如何定義的是很(hěn)有(yǒu)用的。通(tōng)過使用“Sampled Birefringent and/or Optically Active Material”作(zuò)為(wèi)材料類型，指定若幹波長處的尋常和(hé)非尋常折射率，單軸晶體(tǐ)的軸向量，我們就定義了一個(gè)雙折射材料。通(tōng)常，晶軸方向是一個(gè)矢量，該矢量的指向沿着與全局坐(zuò)标系中非尋常折射率ne相關的方向。當創建一個(gè)新的雙折射材料時(shí)，包含晶軸方向名字或描述是一個(gè)好的習慣。當一個(gè)雙折射材料分配到一個(gè)表面時(shí)，它是置于該表面的父實體(tǐ)（目标實體(tǐ)）的局部坐(zuò)标系中。當使用雙折射材料創建透鏡、反射鏡或棱鏡時(shí)，也是同樣的道(dào)理(lǐ)。舉個(gè)例子，如果一個(gè)透鏡是由雙折射方解石制(zhì)成，且晶體(tǐ)光軸固定在x方向（1 0 0），表面材料的定義是相對于透鏡坐(zuò)标系的。同樣的透鏡如果經過旋轉，它的性能可(kě)以保持。注意到與透鏡、反射鏡或棱鏡元件不同，當使用雙折射材料定義元件基元時(shí)，該材料是停留在全局坐(zuò)标系中的。FRED中有(yǒu)一個(gè)實用工具可(kě)以用來(lái)修改、檢查并記錄材料的方向，即“Edit/View GRIN/Birefringent Material Position/Orientation”，通(tōng)過“Tools”頂部菜單或右鍵單擊對象樹(shù)中的一個(gè)實體(tǐ)就可(kě)以訪問它。如圖2所示，該工具有(yǒu)一個(gè)下拉菜單，裏面包含雙折射或GRIN材料在內(nèi)的所有(yǒu)表面材料的一個(gè)列表。所選材料的坐(zuò)标系顯示在其中，且可(kě)以編輯。
圖2. 編輯/查看雙折射材料位置/方向工具
腳本
嵌入式腳本使用一個(gè)對話(huà)框（見圖3），提示用戶有(yǒu)關棱鏡名子、描述、材料和(hé)尺寸的信息。第一個(gè)材料（雙折射材料1）将分配到沃拉斯頓棱鏡的第一個(gè)區(qū)域，并且它的晶軸方向沿着x軸（晶矢[1 0 0]）。第二個(gè)材料（雙折射材料2）應該與第一個(gè)是同樣的材料，但(dàn)是晶軸方向沿着y軸（晶矢[0 1 0]）。這兩種材料一定是“Sampled Birefringent and/or Optically Active Material”類型的。另外，浸液材料也應該指定好。
圖3. 沃拉斯頓棱鏡創建對話(huà)框
該腳本首先生(shēng)成了所有(yǒu)材料的列表，以及本文中提及的雙折射材料，然後從對話(huà)框中獲取用戶的輸入并将它們分配給變量。這樣就創建了新的自定義元件實體(tǐ)，接着按順序定義每一個(gè)表面。
樣本模型
FRED文件.frd包含了兩個(gè)沃拉斯頓棱鏡模型，由沃拉斯頓棱鏡生(shēng)成器(qì)腳本産生(shēng)。它們都還(hái)含有(yǒu)使用布爾複合元件創建的粗糙的模型。為(wèi)了分析該棱鏡，我們定義了多(duō)偏振和(hé)非偏振光源。除了常規的分析表面，我們也定義了一個(gè)定向分析表面。它可(kě)以用來(lái)運行(xíng)“Intensity on Polar Grid”分析，來(lái)測量正交偏振光束之間(jiān)的角間(jiān)距。
圖4. 角間(jiān)距計(jì)算(suàn)
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