工业透明材料应力缺陷难检测？OAS 软件应力双折射案例来解决

应力双折射案例分析

简介

应力是物体内部力的分布状态，反映了物体材料中相邻部分之间的相互作用力。对于透明各向同性光学元件而言，在应力作用下会表现出暂时的双折射特性，这种特性使得光线在元件内部传播时，会分解为两束具有不同传播速度和偏振态的光线。而当应力释放后，光学元件又会恢复为各向同性状态。在复杂光学系统中，大量应力的存在会显著影响光学性能，将应力双折射纳入偏振光线追迹过程，对于准确模拟其对图像形成、条纹可见性以及其他关键光学度量的影响具有重要意义。

实验设置与操作

光源设置

本案例采用 OAS 光学软件进行模拟分析，光源设定为线偏左旋 45° 的平行光源，该光源特性为后续的偏振态分析提供了明确的初始条件。

模型构建

在光学系统构建方面，着重在面 1 与面 2 之间赋予应力双折射材料，通过精确设定材料的应力参数与双折射属性，构建出能够反映实际应力双折射效应的光学模型。该模型的建立基于对材料物理特性的深入研究，确保了模拟结果的真实性与可靠性。

光线追迹与数据获取

针对设定的光学系统进行光线传播路径的计算。光线从线偏左旋 45° 的平行光源出发，进入含有应力双折射材料的区域后，受应力双折射效应影响，其偏振态与传播特性发生改变。软件通过精确的算法对光线在各个光学表面的反射、折射以及偏振态转换进行计算，完整记录光线在整个光学系统中的传播轨迹与偏振态变化数据，为后续的分析提供详实的数据基础。

(应力双折射的三维追迹图)

（应力双折射对偏振态的变化）

(应力双折射的偏振斯托克斯图)

总结

通过本案例的方法，光学工程师能够在设计阶段就准确预测应力双折射对光学系统性能的影响，从而针对性地进行材料选择、结构设计与工艺优化，有效提升光学系统的成像质量与稳定性，降低因应力双折射带来的性能损失，对推动光学技术的发展与应用具有重要的实践指导意义。