四分之一波片（光学仪器）

四分之一波片

光学仪器

四分之一波片又称“四分之一推迟板”。一定波长的光垂直入射通过时，出射的寻常光和异常光之间相位差1/4波长。在光路中它常用来使线偏振光变为圆偏振光或椭圆偏振光；或者相反。这种波片通常采用双折射材料沿平行于光轴方向切割制成平行平面板，其厚度应精确地为双折射材料两个主轴折射率差和给定波长1/4的乘积的奇数倍。用旋光材料制成的能使入射光偏振面旋转x/2的奇数倍的波片也称为四分之一波片。

简介

四分之一波片（quarter-wave plate） 一定厚度的双折射单晶波片。当光从法向入射透过波片时，寻常光（o光）和非常光（e光）之间的位相差等于 π/2或其奇数倍，这样的晶片称为四分之一波片或 1/4波片。当线偏振光垂直入射1/4波片,并且光的偏振和波片的光轴面（垂直自然裂开面）成θ角，出射后成椭圆偏振光。特别当θ=45°时，出射光为圆偏振光。波片的快轴和慢轴，与晶体的类型有关。负晶体的Ve>Vo，波片光轴方向平行于波片平面，负晶体做的四分之一波片的光轴方向就是快轴方向。正晶体快轴方向垂直于光轴方向位于玻片平面内。

原理

用其他双折射晶体如方解石、石英，来制 1/4波片（或二分之一波片），因晶体的两折射率相差较大，又无天然裂开面，所以要磨得很薄，加工困难。如使厚度增加到d=λ(1/4+N)/(no-ne)，可减小加工困难。其中N是个较大的整数，no和ne分别是o光和e光的折射率。

利用四分之一波片和一个检偏镜，按一定的步骤可以检验各种偏振光。先只用检偏镜，如果虽改变检偏镜的取向而待检光光强没有变化，则可按表1【 单用检偏镜，光强无变化时的检验法】所列的方法进行；如果看到了光强有最大，则可按表2【单用检偏镜,光强有一最大值时的检验法】所列的进行。

波片

波片是一种用来改变光偏振状态的光元件。可以是平行于水晶或方解石等双折射晶体的光轴而切下的一片晶片，也可以用对入射的光具有传播方向性的云母片、玻璃纸或聚乙烯醇等材料制成。其原理是：入射的单色偏振光被分成两个偏振分量它们以不同的速度传播，通过波片的厚度，两个分量的相位产生了垄异重新合成后,改变了原来的偏振状态。通常，按该相位差的大小分为全波片、半波片和四分之一波片等。波片常用来将线偏振光变成圆偏振光或椭圆偏振光；也可用来将圆偏振光变成线偏振光。

全波片

单色偏振光垂直入射到晶片时，当晶片的厚度d选择得使穿过晶片后的o光与e光的位相差δ=2Kπ时，合成振动方程为：

合成振动为线偏振光，此晶片造成的光程差△=Kλ。满足此条件的晶片称为全波片。线偏振光通过全波片，振动状态不变，出射光与入射光振动方向相同，仍为线偏振光。  

二分之一波片

又称“半波片”。在入射光波两偏振分量的相位之间，引入相对相移为r/2。弧度的波片。常用来产生与入射光的偏振状态成正交的偏振光，以及将右旋的圆偏振光或椭圆偏振光变为左旋，或左旋变为右旋。  

参考资料

1.四分之一波片·有道