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簡(jiǎn)介
FRED具有通過(guò)光學(xué)系統來(lái)模擬光線(xiàn)偏振的能力。光源可以是隨機、圓或線(xiàn)偏振光。能夠過(guò)濾或控制偏振的光學(xué)組件，如雙折射波片和偏振片，可以準確的進(jìn)行模擬。FRED中偏振模擬的一些簡(jiǎn)單例子包括吸收二向色性和線(xiàn)柵偏振器，方解石半波片和馬耳他十字現象。這些特征的每個(gè)都可以應用到更復雜的光學(xué)系統，如液晶顯示器（LCD）、干涉儀以及偏光顯微鏡。
偏振片模型
考慮一個(gè)簡(jiǎn)單的偏振片系統，包括隨機偏振光，接著(zhù)是虛擬表面、x偏振片和探測表面。相干光源由在z方向傳播的10 ×10橢圓網(wǎng)格創(chuàng )建。光源的偏振態(tài)定義為“偏振”&“隨機性”，取決于(i)橢圓率(ii)旋轉方向(iii)橢圓偏振角。虛擬和探測器表面具有“Absorb”涂層和“Halt All”光線(xiàn)追跡控制的橢圓平面。分析面分配到了每個(gè)平面。
圖1.隨機偏振光由x偏振片過(guò)濾，由探測器進(jìn)行收集
有兩種方法來(lái)模擬偏振片。最簡(jiǎn)單的方法是添加偏振涂層到表面。在FRED文檔的涂層分類(lèi)中，用戶(hù)可以右鍵單擊并選擇Create a New Coating……在下拉菜單中，可以選擇“Polarizer/Waveplate Coating (Jones Matrix)”。對于這個(gè)例子，選擇“X Linear Polarizer”選項，并分配到偏振片表面。
一個(gè)更為準確的技術(shù)是用自定義材料來(lái)模擬基于吸收的偏振。在FRED文件的材料分類(lèi)中，用戶(hù)可以右鍵點(diǎn)擊，選擇Create a New Material……在下拉菜單中，選擇“Sampled Birefringent and/or Optically Active Material”。這里，用戶(hù)對每個(gè)晶軸定義不同的實(shí)數折射率值，并且還可以定義不同的虛數折射率值。對于本例子，晶軸位于本地+X方向（1,0,0）。
一個(gè)吸收二向性x偏振片可以用no=1.61、ne=1.65、ko=100、ke=0模擬，一個(gè)線(xiàn)柵偏振片可以用no=1、ne=1.001、ko=100、ke=0模擬，虛數折射率代表吸收。在這種情況下，偏振的O光分量（垂直于晶軸）被吸收，只留下沿著(zhù)+X晶軸的偏振分量。
偏振點(diǎn)圖
為監測光通過(guò)系統的偏振情況，一個(gè)分析面可用于產(chǎn)生偏振點(diǎn)圖。運行光線(xiàn)追跡后，用戶(hù)可以前往Analysis / Polarization Spot Diagram……對于分析面每個(gè)光線(xiàn)的偏振將會(huì )標記為具有指示旋向箭頭的橢圓。如果分析面的z軸與光線(xiàn)傳播方向一致，通過(guò)將大拇指對準光線(xiàn)過(guò)來(lái)的傳播方向并應用右手定則，即可確定旋向。例如，如果光線(xiàn)沿著(zhù)全局+Z方向傳播，分析面+Z軸指向相同的方向，沿著(zhù)全局-Z軸對準你的大拇指，運用右手定則來(lái)確定光線(xiàn)的旋向。
正如所預期的，來(lái)自光源的光線(xiàn)具有隨機偏振態(tài)（圖2，左）。 追跡從x偏振片到探測器的光線(xiàn)后，產(chǎn)生了一個(gè)新的偏振點(diǎn)圖，這可以證實(shí)只有x偏振光分量穿過(guò)了偏振片（圖2，右）。
圖2.偏振點(diǎn)圖。左邊：進(jìn)入x偏振片之前的隨機偏振光。右邊：通過(guò)偏振片光線(xiàn)的x偏振分量，y偏振分量由偏振片吸收。在任意偏振入射的條件下，探測器會(huì )收集大約50%的入射光功率。
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