双折射技术是从偏振基础发展而来的。双折射测量是获得材料内部状态的可视化方法之一。我们可以从双折射分布中，了解物质内部的应力和宏观分子取向的分布信息。双折射涉及到两个参数，即双折射强度大小和方位角方向标量。双折射测量技术在测量材料内部由应力引起的延迟大小和方向时应用广泛，特别是在工业生产过程中。本文将介绍双折射的原理，以及相关的应用实列。
双折射测量技术介绍
1.理论基础
（1）偏振光
尽管光具有波动性和粒子性，当处理偏振光时只考虑粒子性。光可以看作是横向电磁波，因此光由电场振动和磁场振动组成。但是，一般来说只考虑电场振动。我们可以把它分解成相互垂直方向上的两个振动来处理电场振动。如下图所示，
1.1偏振光的分解
起偏器是由和光波长相比足够小的光栅制成，或者由一特定偏振方向的光吸收材料组成，如果在光路中安装起偏器，光线是否能透过起偏器就取决于光的振动方向。也就是说，光透过起偏器只有一个振动方向。这里，因为振动方向是直线的，所以称为线性起偏器，振动方向的平面称为偏振面。一般，用p偏振光和s偏振光来表达偏振态。当光入射于介质时，入射光方向与法线的夹角称为入射角。振动方向在入射面内的叫的p偏振光，垂直于人射面的叫s偏振光。
（2）偏振态
偏振态有线偏振、圆偏振和椭圆偏振。上面提到，光波可以分解为xy轴电场振动矢量。然而，当光通过某一样品时，其偏振态会改变，因为Ex和Ey分量会产生一个位相差，如下图所示，
1.2 光束通过样品前后的位相变化
图中的相位延迟角δ即为位相差，位相差不同时，偏振态不同。我们将所有的情况都考虑，可以得到下面这个公式：
当位相差为0°或180°时可以获得线偏振光。当δ=90°,并且Ax=Ay时，表示圆偏振光。当位相差是上述以外的其他情况，偏振态的矢量方向是椭圆，这种偏振称为椭圆偏振。
(3)双折射
双折射有两个折射率，即在不同偏振方向光波传播速度不同。可以这样理解，不同方向的偏振光传播的过程中，所走过的路程折射率不同，速度不同，因此也就引入了延迟。
1.3双折射延迟示意图
光传播速度快的方向称为快轴，光传播速度慢的方向称为慢轴。快轴和慢轴都是主轴。另外，具有双折射的样品称为各向异性的物质还有一些不具有双折射的，例如玻璃，称为各向同性的物质。那么，需要确定双折射的位相差大小和主光轴方向，以便测量样品的内部信息。
(4)偏振态的表示
偏振态可以用琼斯矢量，Stokes参数，庞加莱球三者表示，不同的偏振光有其单独的表示方法，选择那一种方式来表示偏振光，应该根据工程计算的需求。
2.应用举例
（1）线偏光器
如下图所示，可以把样品插入两个偏振器之间，从样品上的强度分布观察到双折射的分布。分析这个条纹，还可以确定应力大小。
2.1线偏光器
分析上面的光路，偏振器件之间的关系由穆勒矩阵和斯托克斯矢出：
上式，S，表示出射光束，S表示入射光束，经过这么一个矩阵推导运算，zui终就可以得到出射光S，,然后分析其光强，就可以知道与双折射有关的延迟信息。
（2）塞纳蒙法
双折射测量包括样品应力分布测量，可以通过跟踪样品偏振态来测量，也可以通过样品入射光束的偏振态来测量，或者预先设定偏振态来测量。它还可测样品与入射光方向的对准或者测量延迟量和方位角。
塞纳蒙(Senarmont)法是一种传统的应力分布测量方法。其优点是经济，容易调准，即使使用低质量的波片也有很高的精度。下面是其光路图：
2.2塞纳蒙法测量
偏振器件之间的关系由穆勒矩阵和斯托克斯矢量给出，类似上面。zui终分析光强，即可得到延迟大小。
当然，关于双折射的应用还有很多，比如圆偏光器，光弹调制器法，光学外差法，用相移法的二维双折射测量等等，此次不再介绍，可根据实际工程需求，进行了解。
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