zemax光學軟件是如何計算偏振器的消光比

在本節使用的示例文件中我們可以看到，第二塊晶體的非尋常折射率使光線在晶體與晶體的交界面發生了偏折。在塊晶體中，光軸方向與局部Z軸一致，因此不同偏振態光線的折射率相同。需要注意的是，在雙折射介質中S偏振所在的平面與晶軸垂直，P偏振所在平面與晶軸平行。因此當光線沿晶軸方向入射時，兩偏振態的光無法區分。在第二塊晶體中，晶軸方向與局部X軸重合，S偏振態仍然與晶軸方向垂直，P偏振態與晶軸平行。此時兩種偏振態的光可以被區分開來，因此Y方向上的偏振光在晶體與晶體的交界面上會產生偏折。

在本例中，結構1和3（均追跡晶體2中的尋常光線）的光線不發生偏折，而結構2和4的光線發生雙折射偏折。

假設我們需要計算偏振光的消光比。如果通過實驗的方法進行測量，我們需要使用Y方向偏振的光入射偏振器并測量透過的光強，再計算X方向的偏振光透過的光強并計算兩者之比。實際上這也是OpticStudio計算消光比的方式。復雜的點在于透過的光強為兩個結構的相干疊加。因此我們需要先計算場振幅的疊加再計算光強。簡便的方法是使用ZPL宏來完成這一計算過程。

以下是我們需要用到的宏語言關鍵詞（完整的語法請參考用戶手冊）

POLDEFINE Ex, Ey, PhaX, PhaY：用來定義光線的起始偏振態

POLTRACE Hx, Hy, Px, Py, wavelength, vec, surf：用來對特定的光線在特定的表面上執行偏振光線追跡，并將追跡結果保存在參數vec定義的數組中。數據保存格式如下所示：

2: E-Field X component, real

3: E-Field Y component, real

4: E-Field Z component, real

5: E-Field X component, imaginary

6: E-Field Y component, imaginary

7: E-Field Z component, imaginary

為了計算結構1和結構3中光線的總能量，我們使用以下宏程序進行計算：

數據依照如下格式進行打印：

宏程序的主函數部分如下所示：

使用這段宏追跡軸上光線的消光比時其結果為無窮大；當計算傾斜光線時其結果顯示少部分X方向的偏振光穿過了偏振器，因此存在一定的消光比數值：

使用偏振光瞳圖 (Polarization Pupil Map) 也可以計算場振幅并查看給定入射偏振態下的透過率，如下圖所示：

在實際使用情況中可能存在任意數量的雙折射晶體，因此有可能存在更多數量的多重結構。您可以在該功能的參數設置中以空格為間隔輸入任意數量的結構進行分析。