Birefringence

雙折射現象、電光效應與波版

雙折射現象、電光效應與波版 (Birefringence, Electro-optic Effect & Waveplate)
國立臺灣大學物理所 任蕎東

一個平面光波通常會有兩個互相垂直的偏振方向,而在某些特殊應用上,我們可能會希望讓入射波的這兩個偏振以特定的相位差出現,這時我們便可使用一種稱為波版的元件來達到目的。波版是一種利用物質(通常是晶體、液晶……等)的雙折射現象的光學元件。所謂的雙折射現象,指的是光在通過物質時,由於物質的晶格排列導致不同偏振方向的光會在晶體彼此正交的光軸上觀察到不同的折射率,進而產生不同的相速度 (phase velocity)。這彼此正交的光軸共分為二種:一是波的行進方向與其能量傳遞方向同向,我們稱之為尋常波 (ordinary wave);反之我們稱之為異常波 (extraordinary wave)(見圖一)。

雙折射

雙折射 (Birefringence)
國立彰化師範大學液晶實驗室/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

液晶的主要特徵之一,其與光學1軸性晶體相同的具有折射率異向性的雙折射性。由於液晶分子之幾何異向性,導致光線在液晶中行進的速度與光線本身的行進方向及偏振方向有關。我們先將入射光分成兩相互正交之線偏振光,當入射液晶層後,兩道偏振光分別感受到不同的折射率,而不同的折射率產生不同的相速度,這種現象稱之為雙折射。利用液晶的雙折射率性質可以改變光在液晶盒內的行為,而影響光的偏振特性,藉此獲得顯示上所需光的性質。