光器件光学仿真专题系列5—环形器中的偏振元件

三端口环形器中用到了波片、法拉第旋转片以及渥拉斯顿棱镜，它们都是偏振相关的元件，本章将完成这些元件的建模。

一：波片

波片由双折射晶体制成，其光轴与晶体表面平行。波长λ的线偏振光入射到波片可“分解成”e光和o光两部分，由于两种光的折射率不同，通过厚度为d的波片后，e光和o光会产生光程差d*(ne-no)，当这一光程差与满足关系式：

d*(ne-no)=λ*(m+1/2)

称该波片为半波片。当m=0，即光程差恰好等于λ/2时，则称为真零级半波片。偏振光通过半波片，由于其e光和o光产生了π的相位差，“合成后”的出射光偏振方向与入射偏振方向关于光轴呈镜像关系。

本环形器中的半波片是真零级半波片，由石英晶体制成，其在1.31um波长的e/o光折射率差为0.0086，容易算出其厚度为

d=1.31/2/0.0086=76um

其光轴方向与Y轴呈22.5°夹角，如下图所示