1/4波片的对准技巧&旋转的方法

推广位（非商务）

转载 | Thorlabs索雷博

线偏振、圆偏振和椭圆偏振

线偏振光的电场矢量固定在一个方向，圆偏振光的电场矢量连续做圆周运动，但是我们只需要一个1/4波片就能实现两种偏振态的相互转换。下面是两种已安装1/4波片。

无螺纹版本

SM内螺纹版本

每个波片上都清楚地刻有快轴方向，对于1/4波片，沿慢轴偏振的光相比沿快轴偏振的光通过波片后延迟1/4波长。现在我们把线偏振光分解成两个正交分量，一个沿快轴一个沿慢轴。旋转波片，使入射光偏振方向与波片两轴的夹角为45度，此时两偏振分量的振幅相同，通过波片后变为圆偏振光，请看下方的动态图示。

下面介绍1/4波片输出圆偏振光的一种对准方法。激光先通过线偏振片变成线偏振光，然后通过1/4波片变成圆偏振光。首先在光路中插入一个偏振分束镜(PBS)，用功率计测量PBS反射光的功率。旋转偏振片，直到测量功率变到最低，此时偏振片输出P偏振光。

PBS分光原理：透射P偏振光，反射S偏振光

- 旋转偏振片 -

反射功率最低时，偏振片输出P光

然后在光路中插入1/4波片，并用反射镜使光路原路返回。此时光束应是椭圆偏振，旋转波片，直到PBS反射光的功率达到最高(注意功率计的测量方向变化)，此时波片快轴和入射偏振方向成45度角，输出圆偏振光。

- 旋转波片 -

反射功率最高时，波片输出圆偏振光

调好后撤下PBS和反射镜

因为偏振片和波片都刻有光轴方向，据此可判断圆偏振的旋转方向，即左旋和右旋。但要注意的是，左旋和右旋的定义并没有统一标准，在不同参考书中可能刚好相反。另外，提供由线偏振片和1/4波片粘合在一起的圆偏振片，可直接将任意偏振光变成左旋或右旋圆偏振光。

将任意偏振光变成圆偏振光

从上面的操作可以看出，旋转调节是偏振光学元件使用中的关键。如果能用竞技体育类比光学应用，马赛回旋、托马斯回旋、超级上旋、360度旋转扣篮……莫不体现了旋转的强大作用；甚至在对付魔教八枪围攻时，脱出牢笼的向问天用的都是铁链旋转法(笑傲江湖第18回，这真是最适合端午细品的武侠 :)。

如果调光路也有所谓的七种武器，旋转安装座必然是其中之一。以下主要介绍手动旋转调整架中的一些特殊功能。

冷原子实验室的旋转安装座

1. 零度位置可调：使零刻度线对准波片的快轴或线偏振片的偏振轴，而且零度线比较长，观察对准更方便。代表型号有RSP1D、RSP1X15(/M)、RSP1X225(/M)和RSP2D(/M)。下图中的操作基于RSP1X15旋转安装座。

松开螺丝转动

对齐后拧紧螺丝

型号说明：

/M表示公制型号

05表示SM05螺纹，兼容Ø1/2英寸元件

1表示SM1螺纹，兼容Ø1英寸元件

2表示SM2螺纹，兼容Ø2英寸元件

2. 分档调节：虽然旋转座一般提供360度连续旋转，但启用分档调节机制后，每档转动15度或22.5度，只需三次或两次就能准确调节45度。代表型号有RSP1X15(/M)和RSP1X225(/M)。下图中的操作基于RSP1X15旋转座。

拧紧螺丝、分档调节

每档递进15度

RSP1X15完整操作动态图

3. SM1外螺纹：可以直接拧入SM1内螺纹组件，比如透镜套筒、固定透镜安装座和笼式立方体。带SM1外螺纹的旋转座上没有用于安装接杆的螺纹孔，所以无法直接安装接杆。

CRM05拧入笼板

LRM1拧入固定透镜安装座

4. 两个独立旋转座：紧邻地安装线偏振片和波片，搭建可调偏振器或光衰减器。下面为DLM1(/M)的应用图示。

5. 在套筒装置内独立旋转：下方动态图描绘CLR1的使用方法，当波片旋转时，套筒保持不动。

6. 高精密旋转安装座：360度连续旋转，通过测微头进行精细调节，而且带游标刻度，读数更精确。提供Ø1/2英寸、Ø1英寸或Ø2英寸光学元件兼容版本，也提供捆绑偏振棱镜安装座的版本。

7. 六轴光学调整架：六轴调节分别为±4°俯仰/偏转、XYZ三轴平移、360度旋转；提供Ø1/2英寸、Ø1英寸或Ø2英寸光学元件兼容版本。

Ø1/2英寸

Ø1英寸

Ø2英寸

六轴光学调整架的旋转支架上可以挂转接件，通过压臂夹持棱镜。下方是鲍威尔棱镜通过六轴光学调整架安装和使用的装置图。

鲍威尔棱镜产品及应用

鲍威尔棱镜能比柱面透镜能生成更均匀的平顶激光线。棱镜通过六轴调整架安装和调节时，准直光束可打到棱镜屋脊的中心并垂直输出面，生成均匀激光线。

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原标题：《1/4波片的对准技巧&旋转的方法》

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