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OpticStudio有多種分析模擬偏振光學器件的功能。這篇文章介紹了每種功能在建模時的特點和合適的使用環(huán)境。

產生偏振光源

所有OpticStudio中的偏振分析都需要定義輸入光的偏振態(tài)，通常情況下這些分析使用瓊斯向量 (Jx, Jy) 來表示X和Y方向上不同起始相位的偏振分量。在OpticStudio中有兩種輸入光偏振態(tài)的方法。一種是在每個獨立的分析功能中設置明確的輸入偏振態(tài)（Jx, Jy, X/Y起始相位），例如偏振光線追跡 (Polarization Ray Trace) 和偏振光瞳圖 (Polarization Pupil Map)。

第二種方法是在系統(tǒng)選項 (System Explorer) > 偏振 （Polarization） 標簽下進行定義。這里定義的偏振態(tài)將應用于所有包含并勾選了“使用偏振 (Use Polarization) ”選項的分析和計算中。

系統(tǒng)選項對偏振態(tài)的定義方法需要將輸入的二維瓊斯矩陣轉換為三維的電場向量 (Ex, Ey, Ez)。如果我們將Jx考慮為電場在S偏振方向的分量，將Jy考慮為電場在P偏振方向的分量，則在沒有入射平面的情況下這種定于會變的很模糊。

這表示，如果要定義光線從光源發(fā)射沿方向向量K在自由空間中傳播時的P和S分量，則需要先定義一個參考基準。在OpticStudio中，您可以使用如下參考：

X軸參考：向量P由K叉乘X決定，向量S由P叉乘K決定（默認選項）

Y軸參考：向量S由Y叉乘K決定，向量P由K叉乘S決定

Z軸參考：向量S由K叉乘Z決定，向量P由K叉乘S決定

需要注意的是：向量S，P和K（傳播方向）是相互正交的，如下圖所示，它們分別用紅色、藍色和綠色箭頭表示：

這種方法可以為您在定義輸入偏振態(tài)時提供更多選擇。默認的入射平面與Z軸垂直，所以傳統(tǒng)的S和P的定義方法限制用戶無法定義Z軸參考的偏振態(tài)。

偏振光瞳圖

偏振光瞳圖功能是OpticStudio中實用的一種快速查看光學元件表面偏振態(tài)的方法。但需要注意的是，該分析結果和實際情況確實存在細微的偏差，因此在使用該分析結果時請格外注意。

通常情況下，OpticStudio中的計算與時間無關（例如在穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)中的一個瞬間）。然而，在偏振光瞳圖并不是這樣的，它會在笛卡爾坐標圖中顯示出特定表面處的電場向量 (Ex, Ey) 的端點在一個時間周期內的軌跡。這是由于相位不同造成了偏振橢圓方向不同。對于大多數(shù)計算，OpticStudio分析偏振橢圓時是沿時間軸的正向還是反向并不重要，這是因為我們假設系統(tǒng)為穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。在默認設置下，分析計算都是沿時間軸正向的（光線即將入射到特定表面的時候）。

此外，在您定義Jx和Jy的初始相位偏移時，在X-面 (X-Phase) 或Y-面 (Y-Phase) 中輸入的正值都會使Jx相對Jy延后。例如，定義X-面為90°且Y-面為0°，這會導致Ex電場分量相對Ey電場分量咽喉90°，如下圖所示：

假設 (Jx, Jy) = (0.707, 0.707)，則偏振橢圓為順時針的圓環(huán)，我們可以在偏振光瞳圖中查看這一結果，如下圖所示：