光学偏振片是一种光学元件，它能够筛选光线并根据光的偏振状态将光分成两个特定比例的光束。最常见的光学偏振片之一是晶体偏振片，它利用各向异性晶体的双折射特性。常用的晶体基材包括方解石（CaCO3）、石英（SiO2）、β-硼酸钡（BBO）、氟化镁（MgF2）和钒酸钇（YVO4）。晶体偏振片通常由两个棱镜组装而成，组装方式多种多样，包括胶合、光学接触以及空气间隙组装。通常，双折射偏振片分为三类：格兰偏振片（Glan Polarizers）、沃拉斯顿偏振片（Wollaston Polarizers）和罗雄偏振片（Rochon Polarizers）。此外，还有偏振旋转器（Polarization Rotators）和去偏振器（Depolarizers）。本文将讨论偏振片的基本概念及其工作原理。
格兰偏振片通常由两个方解石棱镜制成（格兰偏振片也可以使用 Alpha-BBO 或 YVO4 制作），其光轴方向平行于反射平面。格兰偏振片利用普通光分量（o 光）与非常光分量（e 光）之间的折射率差以及临界角来实现光束分离。当光垂直入射到棱镜端面时，由于方解石的双折射特性，光被分成两个分量，但普通光和非常光均不发生偏折，它们在界面上的入射角等于棱镜斜面与直角面的夹角 θ。θ 成为入射角意味着对于普通光分量，入射角大于临界角，从而触发全反射（TIR）。反射的普通光分量被棱镜内部涂层吸收；而对于非常光分量，入射角小于临界角，使其可以透过并发射出一束线偏振光。棱镜的相对位置经过精心设计，使普通光超过临界角而发生全反射，而非常光继续传播。顺便提一下，格兰偏振片可以分为两个子类型：Glan Thompson 偏振片和Glan Taylor 偏振片。有时，为了适应高功率激光，制造商会采用空气间隙结构，并在外壳上配置两个出口窗口以消耗多余能量，Glan 激光偏振片就是针对高功率激光设计的此类偏振片。
图1. 格兰偏振片
沃拉斯顿棱镜由两个棱镜组成，每个棱镜的光轴相互垂直且与光束传播方向垂直。沃拉斯顿棱镜可以产生两束线偏振且光矢方向互相垂直的光束。它通常由两个直角方解石棱镜胶合而成。
当自然光束垂直入射到棱镜终端面时，沃拉斯顿偏振片将其分为两个正交偏振分量。普通光分量（o 光）和非常光分量（e 光）沿相同方向传播且不折射，但两者的传播速度 Vo 和 Ve 不同。当 o 光和 e 光依次进入第二个棱镜时，由于第二个棱镜的光轴与第一个棱镜光轴垂直，第一棱镜中的 o 光在第二棱镜中成为 e 光，而 e 光在第二棱镜中成为 o 光。因此，第一棱镜中的原 o 光在两个棱镜界面以相对折射率 ne/no 折射，而原 e 光以相对折射率 no/ne 折射。由于方解石是负双折射晶体，即 no>ne（沃拉斯顿棱镜也可以由 Alpha-BBO、YVO4 和石英制成），第二棱镜中的 e 光沿棱镜界面法线方向偏离，而 o 光沿棱镜界面法线方向靠近。最终，在通过最右端表面并从沃拉斯顿棱镜透射出来后，光束被偏振并按照特定角度分离，其方向互相垂直。
图2. 沃拉斯顿偏振片
罗雄偏振片是一种由两块由单轴双折射材料制成的楔形棱镜构成的光学偏振片。罗雄棱镜常用于将线偏振光分为两个具有正交偏振方向的线偏振分量：普通光（o 光）和非常光（e 光）。罗雄偏振片的光轴设计使得在第一块楔形棱镜中，普通光和非常光沿光轴传播，而在第二块楔形棱镜中，光线沿垂直光轴传播。第一块楔形棱镜的光轴平行于入射面的法线，另一块楔形棱镜的光轴垂直于入射面。
第一楔中的普通光（o 光）在第二楔中将被转换为非常光（oe 光），而非常光（e 光）将被转换为普通光（eo 光）。其中，eo 光在垂直入射下不偏折，而 oe 光会产生偏折，偏折角由罗雄棱镜的楔角和双折射材料的折射率决定。
图3. 罗雄偏振片
偏振旋转器是一种将线偏振光束的偏振轴旋转特定角度的光学器件。这种旋转实质上是将电场矢量或磁场矢量约束在沿传播方向的特定平面内。能够旋转平面偏振光偏振平面的物质称为具有光学活性。与波片相比，旋转器具有自身光轴旋转不敏感的优势。
去偏振器是一种用于打乱光偏振状态的光学组件。理想的去偏振器可以生成随机偏振光，而不受输入光偏振状态的影响，但所有实际的去偏振器输出的都是伪随机偏振光。有时，当平面偏振光在某些场合（如反射光谱仪）不受欢迎时，去偏振器会通过打乱偏振，将平面偏振光转换为伪去偏振光，从而实现去偏振。去偏振器广泛应用于偏振敏感的仪器中。
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