圆偏振光与椭圆偏振光自然光共46页文档
椭圆偏振光、圆偏振光、偏振光的检验
(no ne )d (2k 1) / 2 , k 0,1,2 相干相长 (no ne )d k , k 1,2
相干相消
• 偏振片M与N的透振方向相互平行（M//N)
AeN A cos cos
M
N
c
AeN
Ae
AON A sin sin
17-7 人为双折射现象
• 光弹现象
E M
F
现已成为光测弹性学基础。
N
o
• • I
0
I0 2
o' F
透明的各向同性介质在机械应力作用下，显示出光学上的各向 异性，与OO’为光轴的双折射类似，这种现象叫做光弹效应。 实验表明，在一定胁强强范围内：
S为材料 E受力的面积。
k 为胁强光学系数
F (ne no ) k S
d
波长片
任意 1/2波片
任意
00或900
出射光的偏振态
与入射光偏振态相同
与入射光偏振态相同 出射线偏光振动方向与入射光 振动方向对于光轴对称，两者间夹角2 圆偏振光 线偏光 长短轴之比为tan或Ctan 的正椭圆偏光 椭圆偏振光
450
1/4波片 非波片 非半波片 非波片 非半波片 非1/4波片
M
N M
• • I
0
•• 色偏振（互补原理的应用）
取不同厚度的云 母片将它们贴在 玻璃板上，放在 两个用白光照明 的正交偏振片M、 N 之间，其厚度 MN 使其呈现红、绿、 蓝三色。 当M、N平行时，则呈现青、品、黄。
M // N
白光中去掉红为青；白光中去掉绿为品；白中去蓝为黄。
这两个偏振片在由正交向平行方位过渡时， 出射光的颜色，亮度发生变化的现象，称 为色偏振。
第五章光的偏振椭圆偏振光与圆偏振光
14
C X
(5)如果1/4波片的厚度为：
2
3 4
5 4
3 2
正椭圆偏振光
7 4
2
10
二. 椭圆偏振光和圆偏振光的获得
由前面的学习知道，要获得椭圆（或圆）偏振光， 首先必须先有两束同频率、振动方向相互垂直，且有确 定的相位关系，并沿同一方向传播的线偏振光。 这可以让一束线偏振光通过波片来实现。
4）当Δφ 取除±kπ 以及±(2k+1)π/2且Ax=Ay之外的值，光
矢量E的矢端的轨迹是一个椭圆。椭圆偏振光也有右旋和左 旋之分。
正椭圆偏振光。长、短轴分别与X、Y轴重合。
1
当 0<< 时，为右旋椭圆偏振光； 当 << 2 时，为左旋椭圆偏振光； ( 2 k 1) 且 A x A y 时， 是 特别地,当 2
把一个起偏器透振方向与1/4波片的光轴成450 组成的器件，称为圆偏振器或圆起偏器。
17
总结：
偏振态
E x Ax cos(t kz) E y Ay cos(t kz )
当Δφ 取不同值时，光振动有不同的状态，这就是光的 偏振态。 光的偏振态有：圆偏振，椭圆偏振，线偏振，自然光 和部分偏振光。前3种可以说是纯偏振态。
E 2Ex E y E 0 A A Ax A y
2 x 2 x
椭圆偏振光和圆偏振光
图19-2
• •• ••
自然光的表示法：用两个独立的(无确定相位关 系)、相互垂直的等幅振动来表示。图19-2中,圆点表 示垂直于纸面的振动,短线表示平行于纸面的振动。
将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一部分移 去得到的光，称为部分偏振光。
将自然光中两个相互垂直的等幅振动之一完全移 去得到的光，称为完全偏振光。
y
y
x 右旋
x 左旋
图19-5
j2-j1=p/2
j2j1 p/2
§19-4 偏振片 马吕斯定律
一.偏振片的起偏和检偏
偏振片的构造: 将硫酸碘金鸡钠霜晶粒定向排列 并蒸镀在透明基片上,就制成偏振片。
偏振片的特性: 能吸收某一方向的光振动而仅让 与此方向垂直的光振动通过。
偏振化方向：允许通过的光振动方向。常用箭
方 解
光和e光的主平面 均重合。我们主
石 的 主
要讨论这种情况。
截 面
••
no=1.658, ne=1.486
e
• • •o
图19-17
例题19-7 图示为一渥拉斯顿棱镜的截面，它是由 二块锐角均为45o的直角方解石棱镜粘合其斜面而构成 的。棱镜ABC的光轴平行于AB，而棱镜ADC的光轴 垂直于图截面。方解石对o光和e光的折射率分别为 no=1.658,ne=1.486。当自然光垂直AB入射时，问：
三.光轴 主截面 主平面
实验发现,在晶体内部存在着某些特殊的方向,光 沿着这些特殊方向传播时,不发生双折射现象,这个特 殊方向称为光轴。应该注意,光轴仅标志一定的方向, 并不限于某一特殊的直线。
只有一个光轴的晶体, 称为单轴晶体,如方解石、 石英、红宝石等。有两个光 轴的晶体称为双轴晶体,如 云母、硫磺、蓝宝石等。
圆偏振光和椭圆偏振光
Ex
E
y
1
i
E0ei0
考虑到光强 I = E2x + E2y，有时将琼斯矢量的每一个
分量除以 I ， 得到标准的归一化琼斯矢量。
10, 10,
x
y
2 2
11,
cos sin
,
45
2 2
1i ,
左旋
2 1 2 i
右旋
如果两个偏振光满足如下关系，则称此二偏 振光是正交偏振态：
2
Ey E0 y
2
2
Ex E0 x
Ey E0 y
cos
sin
2
式中：=yx 。这个二元二次方程在一般情况下表
示的几何图形是椭圆，如图所示。
y
y
x
b
2E0y
O
x
a
2E0x
椭圆偏振参量
一般而言，相位差 和振幅比 Ey/Ex 的不同，决定了椭圆形
状和空间取向的不同，从而也就决定了光的不同偏态。
Ex
E
y
E0 E0
e i x
x
ei y
y
这个矩阵通常称为琼斯矢量。是确定光波偏振态的一
种简便方法。对于在I、III象限中的线偏振光，有
x = y = 0 。琼斯矢量可表为：
Ex
E
y
E0 x
E0
y
ei0
对于左旋、右旋圆偏振光,
y x = ±/2，E0x = E0y = E0
e 2
i
Ex
“”号对应右旋圆偏振光，“” 左旋圆偏振光。
通常规定逆着光传播的方向看，E顺时针方向旋转时，称 为右旋圆偏振光。反之，称为左旋圆偏振光。
椭圆偏振光与圆偏振光
椭圆的一般方程
结论：电矢量E的矢端轨迹为椭圆——椭圆偏振光 边长为2Ax、2Ay的矩形，椭圆与其内切
Ey
Ay
E
Ex 在±Ax之间变化 Ey在±Ay之间变化
α
Ex Ax
-Ax
O -Ay
椭圆主轴（长轴）与x夹角α 2 Ax Ay tg 2 2 cos 2 Ax Ay
讨论：椭圆的形状与Ax、Ay和Δφ有关，分析几种特殊情形
x
左旋椭圆偏振光电矢量随时 间逆时针旋转
一、圆和椭圆偏振光的描述 考虑
频率相同 位相差恒定 振动方向相互垂直
沿z方向传播的两线偏振光的叠加
[例]上述两线偏振光的获得：设线偏振光正入射到波片上， 振动方向与光轴成θ角，入射光被分成o光（沿y轴，初位相 为φy）和e光（沿x轴，初位相为φx ） 有恒定的位相差 y x o光和e光从波片出射后 传播速度相同 两线偏振光的波动方程为 圆偏振
椭圆偏振
在垂直于光传播方向的固定平面内, 光矢量的方向和大小 都在随时间改变, 光矢量的端点描出一个椭圆, 这样的偏振光 叫做椭圆偏振光. y
完全偏振光 , 可以由两个互相垂 直的，有相位关系的 , 同频率的 线偏振光合成. 反之, 一完全偏振 光也可以分解为两个任意方向 , 相互垂直 , 有相位关系的同频率 的线偏振光.
若圆偏振光的光矢量随时间变化是右旋的，则这种圆偏振 光叫做右旋圆偏振光，反之，叫做左旋圆偏振光。若光矢量 在时间上是右旋的，则在空间上一定是左旋， 即“空左时 右”。
y
x
0
y
z
x
在垂直于光传播方向的平面 内，右旋圆偏振光的电矢量 随时间变化顺时针旋转
蔗糖
右旋圆偏振光在三维空间中 电矢量左旋
自然光`圆偏振光`椭圆偏振光`自然光与圆偏振光的混合光的识别物理学院
自然光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光与圆偏振光的混合光的识别物理学院07级王进光20071001119一. 各种光的产生概念自然光源（如日光，各种照明灯等）发射的光是由构成这个光源的大量分子或原子发出的光波的合成。
这些分子或原子的热运动和辐射是随机的，它们所发射的光振动，出现在各个方向的几率相等，这样的光叫做自然光。
自然光经过媒质的反射、折射或者吸收后，在某一方向上振动比另外方向上强，这种光称为部分偏振光。
如果光振动始终被限制在某一确定的平面内，则称为平面偏振光，也称为线偏振光或完全偏振光。
偏振光电矢量E的端点在垂直于传播方向的平面内运动轨迹是一圆周的，称为圆偏振光，是一椭圆的则称为椭圆偏振光。
获得线偏振光的方法由晶体双折射产生偏振当自然光入射于某些各向异性晶体时，在晶体内折射后分解为两束平面偏振光，并以不同的速度在晶体内传播，可用某一方法使两束光分开，除去其中一束．剩余的一束就是平面偏振光。
尼科耳(Nicol)棱镜是这类元件之一(图1)。
它由两块经特殊切割的方解石晶体，用加拿大树胶粘合而成。
偏振面平行于晶体主截面的偏振光可以透过尼科耳棱镜，垂直于主截面的偏振光在胶层上发生全反对而被除掉。
图 2图一2．圆偏振光和椭圆偏振光的产生如图2所示，当振幅为A的平面偏振光垂直入射到表面平行于光轴的双折射晶片时，若振动方向与晶片光轴的夹角为，则在晶片表面上o光和e光的振幅分别为和，它们的相位相同，进入晶片后，o光和e光虽然沿同一方向传播，但具有不同的速度。
因此，经过厚度为d 的晶片后，o光和e光之间将产生相位差δ：（1）式中表示光在真空中的波长，n0和ne分别为晶体中o光和e光的折射率。
（1）如果晶片的厚度使产生的相差，这样的晶片称为1/4波片。
平面偏振光通过1/4波片后，透射光一般是椭圆偏振光，当时，则为圆偏振光；但当和时，椭圆偏振光退化为平面偏振光。
换言之，1/4波片可将平面偏振光变成椭圆偏振光或圆偏振光；反之，它也可将椭圆偏振光或圆偏振光变成平面偏振光。
6-02 圆偏振光和椭圆偏振光的获得
e光
找出 长短轴
4
波片
偏振片
作业
p.201: 1, 2, 3
in Eo
2 2
( A x A y e i 2 ) e i t Aein e i e i t
out E e out Eo
2 2
( A x A y e i 2 ) e i 2 e i t Ae i ( 3
2 )
e i t
第六章：晶体偏振光学 § 3 圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验
3.1 垂直振动的合成 3.2 圆偏振光的椭圆偏振光的获得 3.3 圆偏振光的椭圆偏振光通过检偏器后的强度变化 3.4 圆偏振光的椭圆偏振光通过波片后偏振态的改变 3.5 圆偏振光的椭圆偏振光的检验
第六章：晶体偏振光学 § 3 圆偏振光和椭圆偏振光的获得和检验
例
入射光为右旋椭圆偏振光，四分之一波片，光轴与椭 圆长轴夹角0、90、45°时出射光的偏振态。
out i t E A e 0 e x out i i t i t E A e e A e y y o Ay
Ay
e光
o光
Ax
e光 o光
Ax
out i 2 i t E A e e 90 e y out i 2 i t E A e e x o
o光
Ay
右旋椭圆偏振光： e光
Ax
2 Ax A y
in i i t E ( A cos A sin e ) e x y 波片入射： ein i i t E ( A sin A cos e ) e x y o 四分之一波片： 2 out i i t E ( A cos A sin e ) e x y 波片出射： eout i i i t E ( A sin A cos e ) e e x y o
椭圆偏振光、圆偏振光、偏振光的检验
垂直射入波片的线偏光，分解成O光其振动方向垂直于入射面，
垂直光轴；分解成的e光振动方向平行于入射面，平行于光轴。 入射波片的线偏光的振幅 A I 0 / 2
Ae A cos
AO A sin
若C为1/4波片，即=/2，且若=450，则从C出射圆偏振光 若C为1/4波片，且450、 900或00，则出射椭圆偏振光 若C不为波长片也不是半波片，即 k 时，且450、
起偏器
o
椭圆 偏光
线偏光
M
c
Ae
N
AO A sin
Ae A cos
AO
AON
(no ne )d 2 /
o
AeN
AO A sin Ae A cos
AON A sin cos
AeN A cos sin
M
c
Ae
N
2 / (no ne )d
17-8 旋光现象 实验发现，线偏光通过某些透明介质后，它的电振动方 向将绕着光的传播方向旋转过某一角度，称为旋光现象。
这种介质称为旋光物质。如石英、糖、酒石酸钾钠等
F
M
C
N
C 是旋光物质，例如是晶面与光轴垂直的石英片 F 为滤色片；M为起偏器；旋光物体放在两个正交的偏振片 M与N之间，将会看到视场由原来的零变亮，把检偏器 N 旋 转一个角度，又可得到零视野。
2
若入射光的线偏振方向与外电场方向成450角，且M与N 偏振方向相互垂直，调节电压使其发生相长干涉，则有：
2k '1 l (ne no ) klE 2
2
k ' 0,1,2,
椭圆偏振光与圆偏振光圆偏振光
★例5-3设一水晶棱镜的顶角A为60度，光轴与棱镜主截面垂直，钠光以最小偏向 角的方向在棱镜中折射，用焦距为0.5m的透镜聚焦，no=1.54425,ne=1.5536,试求o 光和e光两谱线的间隔为多少？
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5.6 椭圆偏振光与圆偏振光
5.6.1 圆偏振光和椭圆偏振光的描述
a.定义
5.1 自然光与偏振光 偏振度
纵波—波的振动方向对传播方向具有对称性。 前 言
横波—波的振动方向对传播方向没有对称性。
偏振
5.1.1光的偏振性
{光
（频率）
单色光 复色光
电矢量
E
光矢量
偏振态—在垂直于光传播方向的平面内光矢量的振动状态。
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自然光
偏振态的分类 完全偏振光
部分偏振光
平面偏振光 (线偏振光)
e
• •o
偏 振 片
以入射方向为轴旋 转方解石 双折射的两束光振动方 向相互垂直
第14页/共60页
双折射会映射出双像：
双 折折射射现现象 方解石晶体
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e光的像
纸纸纸面面面
双双 折折 射射
光 光光光光光光
当方解石晶体旋转时
o 光的像
{ o光的像不动 e光的像围绕 o光的像旋转 第16页/共60页
解：
i0 i1 90
tan i1
n空气 n水
1 1.33
tan i2
n玻 n水
1.5 1.33
i1 365620 i2 482616
i2 i1 112956
第12页/共60页
5.3 单轴晶体的双折射
5.3.1寻常光和非寻常光
自然光
圆偏振与椭圆偏振光
圆偏振与椭圆偏振光在日常生活中，我们经常接触到各种类型的光。
有些光线是直线传播的，称为线偏振光；而另一些光线则具有一定的弯曲特性，称为圆偏振光或椭圆偏振光。
本文将探讨圆偏振与椭圆偏振光的概念、性质以及应用领域。
首先，我们来了解一下圆偏振光的概念。
圆偏振光是指电场矢量在光传播方向上作圆周运动的光。
具体来说，电场矢量的大小保持不变，但方向随时间变化，呈现出一个完整的圆周轨迹。
圆偏振光可以按照其旋转方向分为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。
左旋圆偏振光中，电场矢量逆时针旋转；而在右旋圆偏振光中，电场矢量顺时针旋转。
与圆偏振光相比，椭圆偏振光的电场矢量在光传播方向上呈现出一个椭圆轨迹。
椭圆偏振光可以看作是左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的叠加。
椭圆偏振光的椭圆轨迹的长轴方向和旋转方向决定了光的性质，如偏振程度、主轴方向和相位差等。
圆偏振和椭圆偏振光在许多领域中都有重要的应用。
例如，在通信领域，光纤传输中常用到的光信号就是圆偏振光。
圆偏振光可有效减小传输过程中的光信号损失，并提高数据传输的速率和可靠性。
此外，圆偏振光在光电子器件中的应用也十分广泛，如偏振片、偏振旋转器等。
另外，椭圆偏振光在显微镜领域也有重要的应用。
对于某些材料，例如生物样品，它们对特定偏振方向的光敏感。
通过使用椭圆偏振光，可以改变光的偏振状态，从而观察和分析材料的特性，以及检测样品中可能存在的缺陷或异常。
此外，圆偏振与椭圆偏振光还可以用作光学显微镜、光谱分析等领域的研究工具。
通过研究光在物质中的传播和相互作用的过程，我们可以更深入地了解物质的性质和结构。
这对于科研工作者和工程师来说具有重要意义，有助于他们设计和优化光学器件，实现更高效的光学功能。
总结起来，圆偏振与椭圆偏振光是光学中的重要概念。
它们具有各自独特的性质和应用领域。
通过探索其原理和特性，我们可以更好地理解光的行为和物质的相互作用规律，为科学研究和工程应用提供有力支持。
椭圆偏振光和圆偏振光课件
振动方向的比较
椭圆偏振光的振动方向沿着长轴方向，而圆偏振光的振动方 向是围绕传播方向旋转的。
椭圆偏振光的振动方向有两个分量，而圆偏振光只有一个垂 直于传播方向的振动分量。
传播方向的比较
椭圆偏振光在传播过程中，其电场矢量的端点轨迹为椭圆 ，而圆偏振光在传播过程中，其电场矢量的端点轨迹为圆 。
椭圆偏振光的电场矢量在垂直于传播方向的平面上振动， 而圆偏振光的电场矢量在垂直于传播方向的平面上以恒定 速度旋转。
圆偏振光的产生机制
圆偏振光可以通过两种方式产生：一种是利用二向色性介质和线性电偶 极子辐射的相干叠加；另一种是通过法拉第效应，即通过在透明介质中 旋转透射平面。
在第一种产生机制中，二向色性介质可以使得自然光转化为线偏振光， 而线性电偶极子辐射的相干叠加则可以将线偏振光转化为圆偏振光。
在第二种产生机制中，当自然光通过旋转透射平面时，其偏振态会发生 变化，经过多次反射和透射后，最终形成圆偏振光。
椭圆偏振光和圆偏 振光课件
目 录
• 椭圆偏振光的基本概念 • 圆偏振光的基本概念 • 椭圆偏振光和圆偏振光的特性比较 • 椭圆偏振光和圆偏振光的应用场景 • 椭圆偏振光和圆偏振光的实验研究
01
CATALOGUE
椭圆偏振光的基本概念
什么是椭圆偏振光
椭圆偏振光是一种电磁波，其电 场矢量在垂直于传播方向的平面 上振动，并沿着传播方向呈椭圆
THANKS
感谢观看
圆偏振光的分类
根据电场矢量端点在垂直于传播方向上画出的轨迹形状的不同，圆偏振光可以分 为右旋圆偏振光和左旋圆偏振光两种。
右旋圆偏振光的电场矢量端点在垂直于传播方向上画出的轨迹是一个顺时针的圆 ，而左旋圆偏振光的电场矢量端点在垂直于传播方向上画出的轨迹则是一个逆时 针的圆。
圆偏振光、椭圆偏振光如何检验？【最新】
圆偏振光、椭圆偏振光如何检验？首先讨论它们产生的原理。
圆偏振光、椭圆偏振光产生的原理如图10— 2所示图10 — 2当一束自然光经起偏器后，得到线偏振光再入射到波片时，被分成E。
和Ee两个振动分量，由于它们在晶体内的传播速度不同，通过波片后产生一定的位相差，出射后两束光速度相同，合成后一般得到椭圆偏振光，o光相对e光的位相差为=2π/λ ×（no- ne）dd —波片厚度在满足以下两个条件时，出射光是圆片振光：1.起偏器的透光轴与波片的快（慢）轴夹角α= 45°2.两束光在波片中产生位相差=（2m +1）× π/ 2 (m = 0; ±1; ±2; )或Δ= ( no – ne ) d =（m + 1/ 4）λ可见，该波片是λ/4波片，因此线偏振光只有通过λ/4波片才可能产生圆偏振光。
如何检验圆偏振和椭圆偏振光呢？一般采用以下两种方法：1、让圆或椭圆偏振光透过检偏器，通过旋转检偏器观察能量变化，来确定光的偏振态。
2、将圆偏振或椭圆偏振光变换成线偏振光，再通过马吕斯定律进行检验为什么圆偏振光经1/8 波片后成为椭圆偏振光？圆偏振光相位差不是PI/2吗。
+PI/4后怎么就变成了线偏振光。
这个很好解释么，圆偏振光原来的相位差是pi/2，线偏振光的相位差是pi或者是0，除了这个之外，所有的相位差，造成的偏振态形状都是椭圆的。
圆偏振本来pi/2，你经过λ/8波片，相位差加pi/4，那你用你的原来的pi/2+pi/4=3pi/4，相位差既不是0，也不是pi，自然就不是线偏振光，所以自然是个椭圆偏振的，怎么可能变成线偏振的？还有你这个问题太诡异了，题目里面问，为什么变成椭圆光，内容里面却问怎么就变成线偏振光，你到底是要问什么？只有经过λ/4波片的圆偏振，才能变成线偏振，还有通常都没有人用什么λ/8波片，都是λ/4的或者λ/2的波片，不知道楼主从哪里看来的λ/8波片？λ/4波片合成椭圆偏振光的原理是什么原理就是给本来没有相位差或者相位差是pi的线偏振光，附加上了pi/2的相位。
圆偏振光与椭圆偏振光自然光
通过偏振片 后的偏振态
线偏振光
偏振片绕光的传播方向转动 一周光强的变化 光强不变化
部分偏振光 线偏振光
线偏振光 圆偏振光 线偏振光 线偏振光
线偏振光
光强有变化，但无消光位置（两 次最大，两次最小） 光强有变化，且有消光位置， （两次最大，两次消光） 光强不变化 光强有变化，但无消光位置（两 次最大，两次最小）
Ａ
I A A 2 AA cos( 2 ) cos
2 2
2
2 A (1 cos 2 cos )
2
Ａ
(1 / 4) I 0 (1 cos 2 cos ).
因此屏幕上的最大光强和最小光强分别为
I max (1 / 4) I 0 (1 cos 2 )
Ao 2 A sin 30 cos 60
0Leabharlann 0Ae 2 A cos 30 0 cos 30 0
由于投影引起的附加相位差，故两相干光的相位差 为（）．过Ｎ2后的相干光强为 I Ao22 Ae22 2 Ao 2 Ae 2 cos( / 2)
Ao22 Ae22 ( A sin 30 0 cos 60 0 ) 2 ( A cos 2 30 0 ) 2 5 2 5 A I0. 8 16
x x k 1 x k (n0 ne )
代入数据得：x＝7.41mm。
（2）设通过P1的线偏振光的振幅为A，则通过石英尖 劈后，分解成o光和e光，其振幅分别为：
Ae A cos30
2
0
Ao A sin 30
0
0
它们通过P2后，在P2方向的投影分别为：
A2e A cos 30
椭圆偏振光和圆偏振光
自然光
偏振态 部线分偏偏振振光光
自
圆偏振光
光
椭圆偏振光
4
5.1 自然光与偏振光
一、光的偏振性 偏振：振动方向对于传播方向的
不对称性。只有横波才有偏振现象。
5
线偏振光：光在传播过程中电矢量的 振动只限于某一确定平面内（投影为 直线）。 振动面：电矢量和光的传播方向所构 成的平面。
立方晶系的晶体，为各向同性（如 NaCl等），其它结构的晶体，为各向异性， 如方解石（CaCO3），石英(SiO2)等.
16
一、双折射现象
同一束入射光折射后分成两束的现象。
寻常光（ordinary ray）: 遵从折射定律； 非常光（extraordinary ray）:不一定遵
从折射定律。
（e光）
20
5.4 光在晶体中的波面——惠更斯 对双折射现象的解释
o光沿着一切方向传播的速度都相同，o光的 波面是一个球面。
e光它在不同方向有不 同的传播速度。e光 的波面是旋转椭球面。
e光的传播方向不一 定垂直于波面。
21
在单轴晶体中的点光源,发出两种波面:
o光波面——球面
相切于光轴
e光波面——椭球面（以光轴为旋转轴）
( AC )
(2)
sin e
( ADe ) ( AC )
ve t
( AC )
(3)
三式相除，得o,e光均遵循折射定律： o光
sin i (BC ) vi no , sin 0 ( ADo ) vo ni
sin i (BC ) vi ne sin e ( ADe ) ve ni
（疏）
40
⒊ 光路：
椭圆偏振光圆偏振光
2.3 光纤的光学特性
光纤的光学特性有折射率分布、最 大理论数值孔径、模场直径及截至波 长等。
1.折射率分布
光纤折射率分布，可用下式表示：
n2 n1 1 2(r / a)
d 1/ 2
其中，n1为纤芯折射率，n2为包层折射率，a为芯半径，r为 离开纤芯中心的径向距离，Δ为相对折射率差，Δ=(n1 − n2 )/
因此，对于给定波长，单模光纤的芯径要比多模光纤小。 例如，对于常用的通信波长 (1550 nm)，单模光纤芯径为 8～12 mm，而多模光纤芯径 > 50 mm。
2. 按光纤截面上折射率分布分类
按照截面上折射率分布的不同可以将光 纤分为阶跃型光纤 (Step-Index Fiber， SIF) 和渐变型光纤 (Graded-Index Fiber， GIF)，其折射率分布如图所示。
光纤的数值孔径（NA）是一个小于1的无量纲的数，其值通常
在0.14到0.50之间。数值孔径对光源耦合效率、光纤损耗、弯曲 的敏感性以及带宽有着密切的关系，数值孔径大有利于光耦合。 但是数值孔径太大的光纤模畸变加大，使得通信带宽较窄。
光纤的数值孔径 – 梯度光纤
折射率分布
1/ 2 0r a n1 1 2(r / a) n( r ) 1/ 2 n ( 1 2 ) n1 (1 ) n2 ra 1
4. 按按套塑(二次涂覆层)分类
按套塑可以将光纤分为松套光纤和紧套光纤。 紧套光纤就是在一次涂覆的光纤上再紧紧地套上一层尼 龙或聚乙烯等塑料套管，光纤在套管内不能自由活动。 松套光纤，就是在光纤涂覆层外面再套上一层塑料套管， 光纤可以在套管中自由活动。
套塑光纤结构
5. 按光纤的工作波长分类