基本介紹
- 中文名：偏振方向
- 外文名：Polarization Direction of Polaroid
- 測量原理：布儒斯特定律
- 特點：與傳播方向不對稱的振動方向
- 決定因素：由入射角決定
- 相關對象：反射光、折射光、出射光
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偏振性與偏振方向
對於平面電磁波，電場強度矢量——光矢量的振動方向與傳播方向垂直。
光矢量的振動方向總是與光的傳播方向垂直的，即光矢量的橫向振動狀態，相對於傳播方向不具有對稱性，這種光矢量的振動相對於傳播方向的不對稱性，稱為光的偏振性。
偏振方向，即此時的振動方向與傳播方向不一致時的方向。
只有橫波才具有偏振現象，振動方向與傳播方向垂直，而縱波不存在偏振問題，振動方向與傳播方向一致。
偏振方向的測量原理
折射光的偏振方向
一束平行的單色光，入射到三稜鏡的AB面，經折射後由另一面Ac射出，如圖1所示。入射光和AB面法線的夾角i稱為入射角，出射光和AC面法線的夾角i'稱為出射角，入射光和出射光的夾角△稱為偏向角。可以證明，當入射角i等於曲射角i’時，入射光和出射光之間的夾角最小，稱為最小偏向角。三稜鏡的折射率可由下式(1)給出：
圖1
式中A為三稜鏡頂角，可用分光儀分別測出三稜鏡頂角A和最小偏向角δ。
反射光的偏振方向
用分光儀測出三稜鏡頂角A和最小偏向角δ，由(1)式算出三稜鏡折射率n。由(2)式算出布儒斯特角i0，平行光以i0入射三稜鏡，反射光是垂直於入射面的平面偏振光(入射面是由入射光與法線組成的平面)，如圖2所示。
測量方法
(1)調分光儀。望遠鏡垂直於儀器轉軸，並聚焦無窮遠、調平行光管平行於望遠鏡，且產生平行光。
(2)調三稜鏡。測出兩個三稜鏡S1、S2頂角A1、A2，最小偏向角δ1，δ2，由(1)式算出n1、n2，由(2)式算出i10、i20。
(3)分光儀平行光管分別以i10、i20入射三稜鏡S1、S2，望遠鏡分別找到三稜鏡S1、S2的反射光，把偏振片
P1、P2分套在望遠鏡物鏡上，旋轉偏振片，望遠鏡觀察消光，則偏振片P1、P2水平方向是其偏振方向。
偏振方向對陣列光束遠場能量分布的影響
現代許多領域中都需要有高功率、高能量、高光束質量的雷射源，比如要求雷射的輸出功率在100kW 以
上,但對於單個雷射器，由於雷射器自身內部物理因素以及結構因素的限制如存在熱效應 、增益飽和、介質損傷
等現象，要想提高單個雷射器輸出功率是十分困難的。
從原理上講，雷射合成主要有非相干合成和相干合成兩種。非相干合成就是通過一系列光束整形和變換，
將多台雷射器發射的雷射組合在一起輸出，這種合成技術只是能量上的一種簡單疊加，這種合成技術能使總的
雷射輸出功率提高，但光束質量下降。而相干合成是使在空間上分離的雷射光源(波長相同，偏振相同，相位固
定)相干疊加,能量在空間上重新分配，是一種在保持光束質量的同時，成倍提高雷射輸出功率的有效手段。而偏振方向的改變會使遠場的峰值光強減小，中心光斑能量降低，而且使遠場的對比度降低。因此，相干合成時為了得到高的峰值功率，應當使用偏振控制器以確保各個發光單元的偏振方向相同。
雷射偏振方向對分光光強的影響
雙光路補償強度調製型光電檢測系統中，採用分光鏡後透射光強和反射光強會隨著雷射光源偏振方向和強度的變化而變化，嚴重破壞了強度補償機理。
當光源採用普通內腔式雷射器時，若雷射器輸出強度不變，而偏振方向隨機變化，則分光後反射光強和透射光強反向漲落；若雷射器輸出不僅偏振方向隨機變化且強度也變化時，則分光後反射光強和透射光強的變化具有不確定性。實際上，普通內腔式雷射器的輸出偏振方向和強度都是隨機變化的，這嚴重影響了檢測系統的強度補償效果。
解決這個問題的根本辦法是充分保證入射線偏振光的偏振方向恆定不變。 我們可採取兩種措施來達到這個目的。 一是直接採用帶布儒斯特窗的線偏振雷射器作光源；二是用普通的 He-Ne 雷射器作光源，但在分光鏡前的主光路中插入一個偏振片以限定入射光的偏振方向。
