Преглед
Поляризационната оптика се използва за промяна на състоянието на поляризация на падащото лъчение. Нашата поляризационна оптика включва поляризатори, вълнови пластини/забавители, деполяризатори, фарадееви ротатори и оптични изолатори в UV, видимия или инфрачервения спектрален диапазон.
1064 nm Фарадеев ротатор
Изолатор на свободно пространство
Високомощен Nd-YAG поляризатор
Оптичният дизайн често се фокусира върху дължината на вълната и интензитета на светлината, като същевременно пренебрегва нейната поляризация. Поляризацията обаче е важно свойство на светлината като вълна. Светлината е електромагнитна вълна и електрическото поле на тази вълна осцилира перпендикулярно на посоката на разпространение. Състоянието на поляризация описва ориентацията на трептенията на вълната по отношение на посоката на разпространение. Светлината се нарича неполяризирана, ако посоката на това електрическо поле се променя произволно във времето. Ако посоката на електрическото поле на светлината е добре дефинирана, тя се нарича поляризирана светлина. Най-често срещаният източник на поляризирана светлина е лазерът. В зависимост от това как е ориентирано електрическото поле, класифицираме поляризираната светлина в три типа поляризации:
★Линейна поляризация: трептенията и разпространението са в една равнина.Theелектрическо поле на линейно поляризирана светлина cсъстои се от две перпендикулярни, еднакви по амплитуда, линейни компоненти, които нямат фазова разлика.Полученото електрическо поле от светлина е ограничено до една равнина по посока на разпространение.
★Кръгова поляризация: ориентацията на светлината се променя във времето по спираловиден начин. Електрическото поле на светлината се състои от две линейни компоненти, които са перпендикулярни една на друга, еднакви по амплитуда, но имат фазова разлика π/2. Полученото електрическо поле от светлина се върти в кръг около посоката на разпространение.
★Елиптична поляризация: електрическото поле на елиптично поляризирана светлина описва елипса, в сравнение с кръг чрез кръгова поляризация. Това електрическо поле може да се разглежда като комбинация от две линейни компоненти с различни амплитуди и/или фазова разлика, която не е π/2. Това е най-общото описание на поляризираната светлина, а кръговата и линейната поляризирана светлина могат да се разглеждат като специални случаи на елиптично поляризирана светлина.
Двете ортогонални състояния на линейна поляризация често се наричат "S" и "P",тесе определят от тяхната относителна ориентация спрямо равнината на падане.P-поляризирана светлинакоято осцилира успоредно на тази равнина, са „P“, докато s-поляризираната светлина, която има електрическо поле, поляризирано перпендикулярно на тази равнина, е „S“.Поляризаториса ключови оптични елементи за контролиране на вашата поляризация, предаване на желано състояние на поляризация, докато отразява, поглъща или отклонява останалите. Има голямо разнообразие от видове поляризатори, всеки със своите предимства и недостатъци. За да ви помогнем да изберете най-добрия поляризатор за вашето приложение, ще обсъдим спецификациите на поляризатора, както и ръководството за избор на поляризатор.
P и S пол. се определят от тяхната относителна ориентация спрямо равнината на падане
Спецификации на поляризатора
Поляризаторите се определят от няколко ключови параметъра, някои от които са специфични за поляризационната оптика. Най-важните параметри са:
⊙Пропускане: Тази стойност се отнася или до предаването на линейно поляризирана светлина в посоката на поляризационната ос, или до предаването на неполяризирана светлина през поляризатора. Паралелното предаване е предаването на неполяризирана светлина през два поляризатора с техните поляризационни оси, подравнени успоредно, докато кръстосаното предаване е предаването на неполяризирана светлина през два поляризатора с техните поляризационни оси, кръстосани. За идеалните поляризатори предаването на линейно поляризирана светлина, успоредно на поляризационната ос, е 100%, паралелното предаване е 50% и кръстосаното предаване е 0%. Неполяризираната светлина може да се счита за бързо променяща се случайна комбинация от p- и s-поляризирана светлина. Идеалният линеен поляризатор ще предава само една от двете линейни поляризации, намалявайки първоначалния неполяризиран интензитет I0наполовина, т.е.аз=аз0/2,така че паралелното предаване (за неполяризирана светлина) е 50%. За линейно поляризирана светлина с интензитет I0, интензитетът, предаван през идеален поляризатор, I, може да бъде описан от закона на Малус, т.е.аз=аз0cos2Øкъдето θ е ъгълът между падащата линейна поляризация и поляризационната ос. Виждаме, че за паралелни оси се постига 100% предаване, докато за 90° оси, известни също като кръстосани поляризатори, има 0% предаване, така че кръстосаното предаване е 0%. Въпреки това в реални приложения предаването никога не може да бъде точно 0%, следователно поляризаторите се характеризират със съотношение на екстинкция, както е описано по-долу, което може да се използва за определяне на действителното предаване през два кръстосани поляризатора.
⊙Коефициент на изчезване и степен на поляризация: Поляризиращите свойства на линеен поляризатор обикновено се определят от степента на поляризация или поляризационна ефективност, т.е. P=(T1-T2)/(Т1+T2) и неговия коефициент на екстинкция, т.е. ρp=T2/T1където главните коефициенти на пропускливост на линейно поляризирана светлина през поляризатор са Т1 и Т2. T1 е максималното предаване през поляризатора и възниква, когато оста на предаване на поляризатора е успоредна на поляризацията на падащия линейно поляризиран лъч; T2 е минималното предаване през поляризатора и се получава, когато оста на предаване на поляризатора е перпендикулярна на поляризацията на падащия линейно поляризиран лъч.
Ефективността на екстинкция на линеен поляризатор често се изразява като 1 / ρp : 1. Този параметър варира от по-малко от 100:1 (което означава, че имате 100 пъти по-голямо предаване на P поляризирана светлина отколкото S поляризирана светлина) за икономични листови поляризатори до 106:1 за висококачествени двупречупващи кристални поляризатори. Коефициентът на екстинкция обикновено варира в зависимост от дължината на вълната и ъгъла на падане и трябва да бъде оценен заедно с други фактори като цена, размер и поляризирано предаване за дадено приложение. В допълнение към коефициента на екстинкция, можем да измерим ефективността на поляризатора, като характеризираме ефективността. Степента на ефективност на поляризацията се нарича "контраст", това съотношение обикновено се използва, когато се разглеждат приложения с ниска осветеност, където загубите на интензитет са критични.
⊙Ъгъл на приемане: Ъгълът на приемане е най-голямото отклонение от проектния ъгъл на наклон, при който поляризаторът все още ще работи в рамките на спецификациите. Повечето поляризатори са проектирани да работят при ъгъл на падане от 0° или 45°, или под ъгъл на Брюстър. Ъгълът на приемане е важен за подравняването, но има особено значение при работа с неколимирани греди. Телената мрежа и дихроичните поляризатори имат най-големите ъгли на приемане, до пълен ъгъл на приемане от почти 90°.
⊙Конструкция: Поляризаторите се предлагат в много форми и дизайни. Тънкослойните поляризатори са тънки филми, подобни на оптичните филтри. Разделителите на лъчи с поляризираща плоча са тънки плоски плочи, поставени под ъгъл спрямо лъча. Разделителите на лъчи с поляризиращ куб се състоят от две призми под прав ъгъл, монтирани заедно в хипотенузата.
Двупречупващите поляризатори се състоят от две кристални призми, монтирани заедно, където ъгълът на призмите се определя от специфичния дизайн на поляризатора.
⊙Прозрачна бленда: Прозрачната бленда обикновено е най-рестриктивна за двупречупващите поляризатори, тъй като наличието на оптически чисти кристали ограничава размера на тези поляризатори. Дихроичните поляризатори имат най-големите налични прозрачни отвори, тъй като тяхното производство се поддава на по-големи размери.
⊙Дължина на оптичния път: Дължината на светлината трябва да премине през поляризатора. Важно за дисперсията, праговете на повреда и пространствените ограничения, дължините на оптичните пътища могат да бъдат значителни при двупречупващите поляризатори, но обикновено са къси при дихроичните поляризатори.
⊙Праг на увреждане: Прагът на увреждане на лазера се определя от използвания материал, както и дизайна на поляризатора, като двойнопречупващите поляризатори обикновено имат най-висок праг на увреждане. Циментът често е най-податливият елемент на лазерно увреждане, поради което оптично контактуващите лъчеделители или двойнопречупващите поляризатори с въздушно разстояние имат по-високи прагове на увреждане.
Ръководство за избор на поляризатор
Има няколко типа поляризатори, включително дихроични, кубични, телени решетки и кристални. Нито един тип поляризатор не е идеален за всяко приложение, всеки има своите уникални силни и слаби страни.
Дихроичните поляризатори предават специфично състояние на поляризация, докато блокират всички останали. Типичната конструкция се състои от един субстрат с покритие или полимерен дихроичен филм, поставен в сандвич с две стъклени плочи. Когато естественият лъч преминава през дихроичния материал, един от компонентите на ортогоналната поляризация на лъча се абсорбира силно, а другият излиза със слабо поглъщане. И така, дихроичният листов поляризатор може да се използва за преобразуване на произволно поляризиран лъч в линейно поляризиран лъч. В сравнение с поляризационните призми, дихроичният листов поляризатор предлага много по-голям размер и приемлив ъгъл. Въпреки че ще видите високо съотношение на екстинкция към цена, конструкцията ограничава използването на лазери с висока мощност или високи температури. Дихроичните поляризатори се предлагат в широка гама от форми, вариращи от евтин ламиниран филм до прецизни поляризатори с висок контраст.
Дихроичните поляризатори абсорбират нежеланото състояние на поляризация
Поляризиращите кубични лъчеделители се правят чрез свързване на две призми под прав ъгъл с хипотенуза с покритие. Поляризиращото покритие обикновено е изградено от редуващи се слоеве от материали с висок и нисък индекс, които отразяват S поляризирана светлина и пропускат P. Резултатът е два ортогонални лъча във форма, която е лесна за монтиране и подравняване. Поляризиращите покрития обикновено могат да издържат на висока плътност на мощността, но лепилата, използвани за циментиране на кубовете, могат да се провалят. Този режим на повреда може да бъде елиминиран чрез оптичен контакт. Докато обикновено виждаме висок контраст за предавания лъч, отразеният контраст обикновено е по-нисък.
Поляризаторите с телена решетка включват набор от микроскопични проводници върху стъклен субстрат, който селективно пропуска P-поляризирана светлина и отразява S-поляризирана светлина. Поради механичното си естество поляризаторите с телена решетка разполагат с лента с дължина на вълната, която е ограничена само от предаването на субстрата, което ги прави идеални за широколентови приложения, изискващи висока контрастна поляризация.
Поляризацията се предава перпендикулярно на металните проводници
Кристалният поляризатор предава желаната поляризация и отклонява останалите, като използва свойствата на двойно пречупване на техните кристални материали
Кристалните поляризатори използват двойнопречупващите свойства на субстрата, за да променят поляризационното състояние на входящата светлина. Двупречупващите материали имат леко различни показатели на пречупване за светлина, поляризирана в различни ориентации, което кара различните състояния на поляризация да преминават през материала с различни скорости.
Поляризаторите Wollaston са вид кристални поляризатори, които се състоят от две двупречупващи призми под прав ъгъл, циментирани заедно, така че оптичните им оси да са перпендикулярни. Освен това високият праг на увреждане на кристалните поляризатори ги прави идеални за лазерни приложения.
Поляризатор Wollaston
Обширната гама от поляризатори на Paralight Optics включва поляризиращи кубични лъчеделители, високопроизводителни двуканални PBS, поляризиращи кубични лъчеделители с голяма мощност, 56° поляризиращи пластинчати лъчеделители, 45° поляризиращи пластинчати лъчеделители, дихроични листови поляризатори, линейни поляризатори с наночастици, двупречупващи или кристални поляризатори (Glan Поляризатори Taylor, лазерни поляризатори Glan, поляризатори Glan Thompson, поляризатори Wollaston, поляризатори Rochon), променливи кръгови поляризатори и изместители/комбинатори на поляризиращи лъчи.
Лазерни линейни поляризатори
За по-подробна информация за поляризационна оптика или получаване на оферта, моля свържете се с нас.
