消色差1/4波片

一、基本概念

消色差四分之一波片的相位延迟量是石英波片和MgF₂波片共同产生的结果，通过设计两种波片的厚度使得消色差四分之一波片产生的相位延迟量为π/2。可将线偏振光转换为圆偏振光（或反之），或调整椭圆偏振光的偏振态， 在较宽的波长范围内（如可见光或近红外波段）保持一致的相位延迟。

二、波片结构

消色差四分之一波片由石英波片和MgF₂波片中间夹垫片组合而成，并且两波片的快轴相互垂直，用来抵消高阶相位延迟。

三、主要用途

1．产生或检测圆偏振光，当线偏振光以 45° 入射波片快/慢轴时，o光和e光产生 λ/4 相位差，产生圆偏振光。

2．椭偏仪、干涉仪中的偏振控制。

3．光隔离器，偏振分束器（PBS）+ λ/4波片组合，使反射光偏振方向改变90°，防止回光干扰激光源。

4．与偏振片组合，用作光衰减器。

四、波片工作原理

波片主要由双折射材料制造而成，当光束在双折射材料中传播时，会产生双折射现象产生两束折射光，一束为寻常光（o光），另一束为非寻常光（e光），其中，o光遵循折射定律，折射率为n_o，e光不遵循折射定律，折射率为n_e并且与入射角度θ有关。当单色光垂直入射到石英晶体时，o光和e光不发生分离，但由于折射率的不同两束光之间会产生相位差，可表示为：

其中l为沿光传播方向的晶体厚度， 为入射单色光波长。

消色差四分之一波片由石英波片和MgF₂波片中间夹垫片组合而成，假设经过第一个石英波片后产生的相位差为，经过第二个MgF2波片后产生的相位差为，由于两波片的快轴互相垂直，产生的高阶相位延迟会抵消，只保留/2的相位延迟量，因此总相位差表示为：

其中，，分别是石英波片与MgF₂波片的厚度，通过调整两个波片厚度使得：

此时，总相位差