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只看樓主倒序閱讀樓主發(fā)表于: 2021-03-29

我們用偏振來描述光波電場的方向。雖然是很復雜，但它的影響是完全明確和可計算的。圖1顯示了一個簡單的長波通濾波器在斜入射時的計算性能，其曲線標記為p-偏振、s-偏振和平均極化。這些名稱是什么意思？

圖1. 在45°條件下計算的600nm長波通濾光片，顯示了P偏振、S偏振和平均偏振的透射率。

讓我們將討論局限于完全各向同性的材料。所涉及的過程是線性的，允許我們將任何問題分解為一系列可以單獨遵循的簡單分量。對于Essential Macleod中的所有計算，基本分量是線偏振平面波（或單色光）。

當我們討論偏振時，我們經(jīng)常提到線偏振或平面偏振、圓偏振和橢圓偏振。在計算中，所有這些偏振被表示為兩個正交線偏振的組合，其可以單獨計算并且在透射或反射中的取向不變。它們有時被稱為偏振的本征模式，這在斜入射時尤為重要。光學薄膜的作用是改變每種組分的振幅和相位。膜層的性能量化了這些變化。

如果沒有參考系，那么這些性能參數(shù)是沒有意義的，我們需要定義基準軸，電場的正方向，以及我們比較相位的點。Z軸垂直于膜層表面，其正方向與入射方向一致。X軸沿著膜層表面，與Z軸一起定義入射面。原點是Z軸與前表面面或入射面的交點。我們通常將入射面可視化為顯示系統(tǒng)的平面，Y軸垂直于顯示器，并向外指向觀察者。

在垂直入射時，對線性偏振方向影響，因此我們將入射波中的電場的正方向設置為沿著正y軸。相同的慣例適用于反射波和透射波。對于相位參考點，我們選擇入射波和反射波的坐標原點，但是z軸從發(fā)射波的后表面或出射表面出現(xiàn)的點，我們選擇時間變量，使入射波的相位在參考點處為零。然后，反射和透射波的相位也就是反射和透射的相位變化。圖2顯示了這種約定。

我們約定中的不連續(xù)性會造成很大的困難，因此我們確保斜入射約定與正常入射約定兼容。我們需要一個s和p偏振的約定，因此選擇電場的正方向，如圖3所示。很明顯，這一慣例在正常情況下崩潰，如圖2所示。

圖2. 電矢量正方向的垂直入射慣例。這適用于所有可能的線偏振方向。

圖3. p和s偏振的電矢量正方向的慣例。

反射率R和透射率T是計算的重要參數(shù)，我們必須小心它們在斜入射時的定義。所涉及的光是無限大的平面波，它們超出了我們的接收器。在沒有吸收的情況下，我們希望R和T相加等于一個單位（或100％），但是由于折射以及接收器位置的原因，這將無法實現(xiàn)。因此，我們在計算中使用輻照度的垂直分量。當光束直徑小于接收器的光束直徑時，該定義與使用受限光束（例如來自激光器的光束）的測量完全一致。

除了反射率和透射率外，其他基本參數(shù)是參考點處反射波和透射波相對于入射波相位的變化。

Paul Drude在19世紀末發(fā)明了橢圓偏振光譜法，作為測量金屬光學常數(shù)的技術。測量橢圓偏振的形狀僅涉及相對測量，避免了絕對測量的巨大困難。定義橢圓需要兩個量，它們可以采用不同的形式。橢圓度和方向角是兩個這樣的量，但最常見的是沿兩個定義的參考軸測量的振幅的比率及其相對相位。不幸的是，振幅比可以從零到無窮大變化，這是一個困難的范圍，更合適的數(shù)量是它的反正切。如果參考方向是x，y和z，則z是沿著傳播方向，當我們定義兩個角度量時，ψ（psi）和Δ（delta）為

a和φ分別代表幅度和相位。光學膜層的反射和透射會影響ψ和Δ的值，如果選擇p和s方向作為參考方向，則可以簡化計算。那么與表面相關的tanψ值是p和s偏振的幅度變化的比率的絕對值，Δ值是相位變化的差值。如果參考方向在入射波中的方向相似，則將舊的tanψ乘以膜層的tanψ，并將舊的Δ加到膜層的Δ上，得到新的參數(shù)。然而，存在一個小問題，稱為奇偶校驗偏移。

當我們觀察鏡子中物體的反射時，我們看到的圖像與物體不完全相同，通常我們將其視為左右交換。無論我們解釋它的哪種方式，右手系統(tǒng)的軸都變?yōu)樽笫郑@也適用于我們的橢圓偏振參數(shù)突然的左手反射。通常采用的一種解決方案是反轉(zhuǎn)反射中p偏振的正方向，但不是薄膜計算的良好解決方案。為了保持一致性，我們應該在垂直入射時反轉(zhuǎn)反射的p方向，但是如果沒有入射平面我們怎么能這樣做呢？我們選擇更簡單的解決方案。保留我們對p和s方向的定義，我們在反射中定義橢圓參數(shù)，但不在透射中定義

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