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光学理论：激光辐射的偏振

时间：2021-3-23 10:16作者：update 阅读(1265) 评论: 5来自: 实验帮

导读：激光辐射的偏振指的是激光光束的电场振动方向。

　　激光辐射的偏振指的是激光光束的电场振动方向。

　　大多数情况下激光器的出射光都是偏振的。通常是线偏振的，即电场在某一特定的与激光光束传播方向垂直的方向上振荡。

　　有的激光器（例如，光纤激光器）产生的不是线偏振光，而是其它的稳定的偏振态，可以采用合适的波片组合在一起将其转化为线偏振光。如果是宽带辐射，且偏振态与波长有关，则不能采用以上方法。

　　在一些特殊情形，可以产生径向偏振光束，即光束截面中的偏振方向是径向的。通常，径向偏振辐射是先偏振光经过一些光学元件得到的，也可以直接由激光器得到。这种方法的好处在于可以避免去极化损耗，可以应用于固态体激光器中。

　　在许多应用中需要采用偏振的激光辐射。例如：

　　非线性频率转换，其中只在一个偏振方向上可以满足相位匹配

　　需要两激光光束进行偏振耦合（参阅偏振合束）

　　在偏振相关装置中处理激光光束，例如，干涉仪，半导体光放大器和光调制器

　　也有一些激光器（许多光纤激光器）出射光是不是偏振的。这并不是值激光器输出的是非偏振光，在任意时刻两偏振分量的功率都是相等的，二者的振幅之间完全无关。只是偏振态非常不稳定，例如，由于温度涨落，或者在不同方向间变化。为了得到完全非偏振光，则需要采用一些消除偏振的光学装置。

　　线偏振光的偏振度由偏振光消光比（PER）来表征，定义为两个偏振方向功率的比值，单位为分贝，可以测量光通过偏振片后随方向而变化的功率来得到。偏振片的消光比必须要大于激光光束的消光比。

　　偏振或非偏振辐射机制

　　不同的机制都对激光器的辐射线偏振光有贡献：

　　激光器增益与偏振有关。激光晶体为非线性各向同性时就是这种情况（例如，Nd:YVO4或Nd:YLF），还有一些半导体光放大器也是。

　　谐振腔损耗也可能与偏振有关，例如，谐振腔中包含一个布儒斯特盘或者只有一个稍微倾斜的光学元件。

　　在两偏振方向上增益或损耗的很小差别都能得到稳定的线偏振，前提是在激光器谐振腔中，偏振模式之间不会发生显著的耦合。

　　另外，激光器输出的偏振态会受随机双折射的影响，例如光纤中（如果不是保偏或者单模光纤）和激光晶体或玻璃中的热效应（参阅去极化损耗）。如果激光器增益是各向同性的，很小的双折射都会极大改变偏振态，并且光束截面上的偏振态也会发生显著变化。

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