利用波片改变光的偏振方向、产生圆偏正光和光隔离器

本文介绍波片的使用方法，具体包括1/2波片和1/4波片的使用方法及应用实例。使用1/2波片可以任意改变线偏光的偏振方向，例如把垂直偏振光变成水平偏振光。1/4波片可以实现线偏振光和圆偏振光之间的相互转换。巧妙利用波片还可以生成光隔离器，或者同时改变光的传播方向和偏振方向。

旋转线偏振Rotating Linear Polarization

有时需要改变光学系统的现有偏振。例如，激光通常是水平偏振的。如果系统要求激光从金属表面反射，那么这可能是个问题，因为反射镜最适合垂直偏振光。解决办法是什么？轴为 45°的 1/2波片会将偏振旋转为垂直。

图 1：使用 1/2波片将线性偏振从垂直旋转到水平

另一个例子是当需要将偏振轴调整到任何其他方向时。将波片轴从入射偏振旋转θ角将使出射偏振旋转2θ。由于波片高度平行，插入或旋转1/2波片可以重新配置整个光学设置，而无需重新对齐。

线性和圆偏振之间的转换Transforming between Linear and Circular Polarization

通过以某种方式定位线偏振器和1/4波片，可以将线偏振光转换为圆偏振光，反之亦然。例如，其轴与线性偏振成 45° 的 λ/4 波片会产生圆偏振。方向不确定的圆偏振通过1/4波片会产生与波片轴成 45° 的线性偏振。此外，如果线性偏振光以 45° 以外的任何角度进入 λ/4 波片，它就会变成椭圆偏振光。

图 2： 使用 λ/4 波片圆化线性偏振

带线性偏振器的光隔离

线性偏振器加上λ/4波片形成了一个光学隔离系统，其中由线性偏振器偏振的光在没有衰减的情况下通过λ/4波片，但被转换为圆偏振。如果从镜子反射，圆偏振光再次遇到波片并返回线性偏振，但旋转90°（图 13）。注意：两次通过λ/4相当于通过一次λ/2。重新定向的光被线性偏振器拒绝。该系统使用双通道技术来消除反馈。

图 3：使用 λ/2 波片的旋转线性偏振

带分束器的光隔离：高效路由

在图13的光隔离应用示例中，可以用偏振分束器代替线性偏振器。这会将返回光重定向到备用路径而不会衰减（图 14）。相比之下，通过非偏振分束器的双通仅将理论上最大的25%返回到所需路径，将25%返回到其他路径。

图 4：偏振分束器和 λ/4 波片系统说明光隔离

波片非常适合控制和分析光的偏振态。它们提供三种主要类型——零阶、多阶和消色差——每种类型都具有独特的优势，具体取决于手头的应用。波片的使用方法具体包括1/2波片和1/4波片的使用方法及应用实例，掌握波片的使用方法有助于人们选择正确的波片以及更好的应用波片。