第卷第年胃大学物理冈两圆偏振光以及线偏振光和圆偏振光干涉图样的衬比度蔡履中山东大学光电子信息工程系山东济南摘要考察了两束圆偏振光之间以及线偏振光与圆偏振光之间干涉所形成图样的衬比度并与两束线偏振光之间干涉图样的衬比度进行了比较指出在非共面多光束干涉中有可能利用圆偏振光以改善干涉图样的整体衬比度并简要介绍了它在光子晶备中的应用关健词干涉线偏振圆偏振衬比度光子晶体中图分类号文献标识码文章编号引言干涉是物理光学的重要内容但传统的干涉内的概念并建立了一套优化各光束强度比及偏振态的算法以得到最大均匀衬比度分析中涉及到圆偏振光一圆偏振光以及圆偏振光一线偏振光之间的干容一般只涉及两束线偏振光之间的干涉‘一’〔近年涉本文拟从大学物理教学的角度对有关基本原理作一介绍来光子晶体的研究受到人们的广泛关注所谓光子晶体是一种空间周期为波长数量级微米或亚微米的三维周期性微结构它可以产生特定的光子禁带两束圆偏振光的干涉一平面波可表示为在光波导光存储光通信等领域有着诱人的应用前,景’〕制备光子晶体的已有方法包括半导体微制〔其中,。。作技术胶体晶化一紧聚焦沪。分别为其振幅波矢和初相。为其偏激光扫描及双光子聚合等近来《自然》杂志等报道了用非共面多光束全息干涉法制备三维光子晶体的振态基矢对线偏振光为实矢量对圆偏振光为复矢量两光波干涉场的强度分布为新方法’该方法具有可一步成形等优点受到人切们的重视最近我们对该方法进行了一系列理论分析指出了利用三个非共面光束干涉可制作微光纤卜。,。,。了一灸一沪。占束结构而四个非共面光束干涉则可以形成所有十四种布拉维其中占。,。犷显然干涉图样的衬比度为,晶格卜‘〕二犷为了使多光束干涉法在实践中得到有效的应用需要对该过程中的一些基本理论问题有更深入呈当,时上式简化为的了解其中关键的一点是各光束偏振态对干涉结果的影响在共面光束干涉中我们可选取各光束的。犷设一圆偏振光沿为实波函数的相位方向传播若定义一以偏振方向均垂直于各波矢所在的共同平面即利用、为相应复振幅的相位则左态线偏振光以得到最大衬比度但对于非共面多右旋圆偏振光的基矢分别为〔〕光束而言这种共同平面已不复存在这时任意两光束所形成的各干涉项的衬比度一般并不相同而各光束的偏振态对干涉结果有重要影响为评价干涉图样整体衬比度的优劣我们引人了均匀衬比度收稿日期一一岩…其中‘‘,一岩·厂‘二分别为方向基矢对沿任意方向传播的圆偏振平面波设其波矢与轴正向的一修回日期一一基金项目国家自然科学基金资助项目作者简介蔡履中教育部博士点基金资助项目一男河南封丘人山东大学光电子信息工程系教授博士生导师主要从事信息光学研究与教学工作第期蔡履中两圆偏振光以及线偏振光和圆偏振干涉图样的衬比度夹角分别为在向月选取新坐标系了其中轴及所成平面内且与垂直了沿价方沿方向在新坐标系中应用上式并将结果转换回原坐标系可得一一福涯三匕月一态线偏振光与左旋圆偏振光的干涉态线偏振光与左旋圆偏振光的干涉图。。月一』』丫同理有。。万可以验证态线偏振光与左旋圆偏振光的干涉示于图麦厂。孟。。孟。亡对于态线偏振光与左右旋圆偏振光干涉两种情况类似的分析导致同样结果其中后两式表明了的归一性和正交性口言口虎若两左旋圆偏振光的方向余弦分别为月。。为便于比较各种不同偏振态之间的干涉结果在表,,和·月了由式可得中列出了线偏振光与圆偏振光的所有可能组一。一合,、一合包括人们已经熟悉的一和一组合所则示出了。月,。形成的干涉图样衬比度,的公式而图。。可以证明月下一随两束光夹角夕的变化趋势这里均设两光束强」度相等。。召。风。。卜合。。“,···一,一一。月一。。月「一合一。这其中为,和的夹角丫冷了火丫飞沪一叼、一,’厂一,臼同理可证对两束右旋圆偏振光有·。一合。对一束左旋圆偏振光及一束右旋圆偏振光的干涉则有·丫戈叹厂一。,一合一。图线偏振光与圆偏振光各种可能组合所得干涉图样的衬比度随光束夹角的变化圆偏振光及线偏振光的干涉表各种偏振态组合所形成干涉图样的衬比度偏振态组合衬比度以上方法同样可用于分析圆偏振光及线偏振光之间的干涉为简化数学表示取图系其中一束生干涉利用式所示坐标一一一态线偏振光与一束左旋圆偏振光发可得八夕或一一一夕“一‘,‘一方“仓‘二一溢言夕‘一一或或一一顺夕易见版大学物理垠第卷圆偏振光干涉的应用从式,【〕一可以看出若口有乙,是,而麦若二则有蔡履中王成彦周玉芳光学修订版〔」济南山东大学出版社企。之而嵘二因此两束旋向相同的圆偏振光只有在同向传播时可以得到最大的干涉衬比度而在反向传播时不相干两束旋向相反〔」一的圆偏振光只有在反向传播时可以得到最大的干涉衬比度而在同向传播时不相干已有人指出可用两〕眼〔叩束相对传播的左右旋圆偏振光干涉来得到一维光子晶体即三维空间中的一维周期结构’‘〕一「」印非共面三光束干涉可用于制作二维光子晶体类习。似于光纤束结构我们用线偏振光与圆偏振光分别〔〕一对不同结构下可达到的最大干涉衬比度进行了计算发现在许多情况下圆偏振光可给出更好的结果」非共面四光束干涉的情况更为复杂我们分析了四光束中各种可能的线一线圆一圆及线一圆偏振态〔」【」一组合所产生的干涉图样的整体衬比度结果同样表明在许多情况下圆一圆及线一圆组合可以提供比【」〕单纯使用线偏振光时更大的均匀衬比度一结语有圆偏振光参与的干涉过程在一般光学书籍中尚未见到但它具有一定的理论与实际意义其基本原理及分析方式与线偏振光的干涉是相通的具有普通物理光学基础者均可理解对此部分知识的介绍对于拓展视野提高分析问题与解决问题的能力都是有」」【」一〕一〕〔〕呢、益的一参考文献〕位
