简介FRED具备通过光学系统模拟光线偏振的能力。光源可以是随机偏振、圆偏振或线偏振。过滤或控制偏振的光学元件如双折射波片和偏振片可以准确的模拟。FRED偏振模型中一些简单例子包括吸收二向色性和线栅偏振片方解石半波片和马耳他十字现象。这些特性的每一个都可以应用到更复杂的光学系统中如液晶显示LCDs、干涉仪和偏光显微镜。波片模型波片是由寻常光和非寻常光具有不同折射率值的材料制成。取向合适时波片可以改变光线的一个偏振分量相对于另一个从而改变它的偏振态。四分之一波片使线偏振变成圆偏振反之亦然。半波片使x偏振光变成y偏振光或者右旋偏振光变成左旋偏振光。从FRED系统的X偏振片示例开始波片元件添加到了x偏振片后面图1。模拟一个波片有两种方法。最简单的方法是指定一个1/2波片涂层到一个表面上。在FRED文件的Coatings分类下用户可以右键点击Create a New Coating….在下拉菜单中可以选择“Polarizer/Waveplate Coating (Jones matrix)”。对于这个例子涂层类型选择“1/2 wave 45 Fast Axis”。这样可以保证波片的晶轴相对于x偏振的入射光旋转45度。图1. 随机偏振光通过x偏振片过滤。剩余的光线通过一个45°1/2波片黄色它可以将x偏振光转换成y偏振光。模拟波片的一个更加精确的方法是指定一个自定义双折射材料到一个杆状元件中。在FRED文件的Material分类中用户可以右键点击并选择Create a New Material….在下拉菜单中可以选择“Sampled Birefringent and/or Optically Active Material”。对于这个例子晶轴偏转45°0.707,0.707,0然后定义下面的材料特性基于方解石晶体波长0.59umno1.658ne1.486ko0ke0。作为1/2波片一定要选择杆的长度这样寻常和非寻常偏振分量可以通过1/2λ的净值分隔开来。其中L杆长λ是以系统单位表示的光波长K是一个整数no和ne是双折射率的寻常和非寻常分量。通过这个块状双折射材料的光线追迹会将每个光线分成寻常和非寻常分量。作为分析结果偏振点图Polarization Spot Diagram将会显示每个单独的分量图2。图2. x偏振光通过一个方解石1/2波片后的偏振点图。偏振的寻常和非寻常分量绘制成单独的光线。为了保证光线确实是y偏振的在探测器表面显示了相干矢量波场Coherent Vector Wave Field。选择右键菜单“Show X Component of Field”然后再次点击右键选择“Show Statistics”可以观察到x偏振分量上能量的积分。比较X分量和Y分量可以证实几乎所有的入射能量都在y偏振分量上。波片的厚度决定了到达探测器x和y偏振光的比值。为了说明这一点使用3°楔形方解石替代杆状波片。相干场的x和y分量如图3所示。图3. x偏振光通过具有45°光轴的楔形方解石晶体后探测器上相干矢量场的x和y分量。波片厚度沿着y方向变化因此在沿着楔形周期性位置处担当着1/2波片的角色。