1/4波片的對準技巧&旋轉的方法

2020-12-05 澎湃新聞

推廣位（非商務）

轉載 | Thorlabs索雷博

線偏振、圓偏振和橢圓偏振

線偏振光的電場矢量固定在一個方向，圓偏振光的電場矢量連續做圓周運動，但是我們只需要一個1/4波片就能實現兩種偏振態的相互轉換。下面是兩種已安裝1/4波片。

無螺紋版本

SM內螺紋版本

每個波片上都清楚地刻有快軸方向，對於1/4波片，沿慢軸偏振的光相比沿快軸偏振的光通過波片後延遲1/4波長。現在我們把線偏振光分解成兩個正交分量，一個沿快軸一個沿慢軸。旋轉波片，使入射光偏振方向與波片兩軸的夾角為45度，此時兩偏振分量的振幅相同，通過波片後變為圓偏振光，請看下方的動態圖示。

下面介紹1/4波片輸出圓偏振光的一種對準方法。雷射先通過線偏振片變成線偏振光，然後通過1/4波片變成圓偏振光。首先在光路中插入一個偏振分束鏡(PBS)，用功率計測量PBS反射光的功率。旋轉偏振片，直到測量功率變到最低，此時偏振片輸出P偏振光。

PBS分光原理：透射P偏振光，反射S偏振光

- 旋轉偏振片 -

反射功率最低時，偏振片輸出P光

然後在光路中插入1/4波片，並用反射鏡使光路原路返回。此時光束應是橢圓偏振，旋轉波片，直到PBS反射光的功率達到最高(注意功率計的測量方向變化)，此時波片快軸和入射偏振方向成45度角，輸出圓偏振光。

- 旋轉波片 -

反射功率最高時，波片輸出圓偏振光

調好後撤下PBS和反射鏡

因為偏振片和波片都刻有光軸方向，據此可判斷圓偏振的旋轉方向，即左旋和右旋。但要注意的是，左旋和右旋的定義並沒有統一標準，在不同參考書中可能剛好相反。另外，提供由線偏振片和1/4波片粘合在一起的圓偏振片，可直接將任意偏振光變成左旋或右旋圓偏振光。

將任意偏振光變成圓偏振光

從上面的操作可以看出，旋轉調節是偏振光學元件使用中的關鍵。如果能用競技體育類比光學應用，馬賽迴旋、託馬斯迴旋、超級上旋、360度旋轉扣籃……莫不體現了旋轉的強大作用；甚至在對付魔教八槍圍攻時，脫出牢籠的向問天用的都是鐵鏈旋轉法(笑傲江湖第18回，這真是最適合端午細品的武俠 :)。

如果調光路也有所謂的七種武器，旋轉安裝座必然是其中之一。以下主要介紹手動旋轉調整架中的一些特殊功能。

冷原子實驗室的旋轉安裝座

1. 零度位置可調：使零刻度線對準波片的快軸或線偏振片的偏振軸，而且零度線比較長，觀察對準更方便。代表型號有RSP1D、RSP1X15(/M)、RSP1X225(/M)和RSP2D(/M)。下圖中的操作基於RSP1X15旋轉安裝座。

鬆開螺絲轉動

對齊後擰緊螺絲

型號說明：

/M表示公制型號

05表示SM05螺紋，兼容Ø1/2英寸元件

1表示SM1螺紋，兼容Ø1英寸元件

2表示SM2螺紋，兼容Ø2英寸元件

2. 分檔調節：雖然旋轉座一般提供360度連續旋轉，但啟用分檔調節機制後，每檔轉動15度或22.5度，只需三次或兩次就能準確調節45度。代表型號有RSP1X15(/M)和RSP1X225(/M)。下圖中的操作基於RSP1X15旋轉座。

擰緊螺絲、分檔調節

每檔遞進15度

RSP1X15完整操作動態圖

3. SM1外螺紋：可以直接擰入SM1內螺紋組件，比如透鏡套筒、固定透鏡安裝座和籠式立方體。帶SM1外螺紋的旋轉座上沒有用於安裝接杆的螺紋孔，所以無法直接安裝接杆。

CRM05擰入籠板

LRM1擰入固定透鏡安裝座

4. 兩個獨立旋轉座：緊鄰地安裝線偏振片和波片，搭建可調偏振器或光衰減器。下面為DLM1(/M)的應用圖示。

5. 在套筒裝置內獨立旋轉：下方動態圖描繪CLR1的使用方法，當波片旋轉時，套筒保持不動。

6. 高精密旋轉安裝座：360度連續旋轉，通過測微頭進行精細調節，而且帶遊標刻度，讀數更精確。提供Ø1/2英寸、Ø1英寸或Ø2英寸光學元件兼容版本，也提供捆綁偏振稜鏡安裝座的版本。

7. 六軸光學調整架：六軸調節分別為±4°俯仰/偏轉、XYZ三軸平移、360度旋轉；提供Ø1/2英寸、Ø1英寸或Ø2英寸光學元件兼容版本。

Ø1/2英寸

Ø1英寸

Ø2英寸

六軸光學調整架的旋轉支架上可以掛轉接件，通過壓臂夾持稜鏡。下方是鮑威爾稜鏡通過六軸光學調整架安裝和使用的裝置圖。

鮑威爾稜鏡產品及應用

鮑威爾稜鏡能比柱面透鏡能生成更均勻的平頂雷射線。稜鏡通過六軸調整架安裝和調節時，準直光束可打到稜鏡屋脊的中心並垂直輸出面，生成均勻雷射線。

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原標題：《1/4波片的對準技巧&旋轉的方法》

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