Преглед
Поляризационната оптика се използва за промяна на състоянието на поляризация на падащото лъчение. Нашата поляризационна оптика включва поляризатори, вълнови плочи/забавители, деполяризатори, Фарадеев ротатор и оптични изолатори в UV, видимия или IR спектрален диапазон.
Вълновите пластини, известни също като забавители, предават светлина и променят нейното състояние на поляризация, без да отслабват, отклоняват или изместват лъча. Те правят това чрез забавяне (или забавяне) на един компонент на поляризацията по отношение на неговия ортогонален компонент. Вълновата плоча е оптичен елемент с две главни оси, бавна и бърза, които разделят падащ поляризиран лъч на два взаимно перпендикулярни поляризирани лъча. Появяващият се лъч се комбинира отново, за да образува конкретен единичен поляризиран лъч. Вълновите пластини произвеждат пълна, полу- и четвърт вълна на забавяне. Известни са още като ретардер или ретардерна плоча. В неполяризираната светлина вълновите плочи са еквивалентни на прозорци – и двете са плоски оптични компоненти, през които преминава светлината.
⊙Четвърт вълнова плоча: когато линейно поляризирана светлина се въвежда под 45 градуса спрямо оста на четвърт вълнова плоча, изходът е кръгово поляризиран и обратно.
⊙Полувълнова плоча: Полувълнова плоча върти линейно поляризирана светлина до всяка желана ориентация. Ъгълът на въртене е два пъти по-голям от ъгъла между падащата поляризирана светлина и оптичната ос.
Лазерна плоча с четвърт вълна с въздушно пространство от нулев порядък
Лазерна полувълнова плоча с въздушно пространство от нулев ред
Вълновите пластини са идеални за контролиране и анализиране на поляризационното състояние на светлината. Предлагат се в три основни типа – нулев ред, множествен ред и ахроматични – всеки от които съдържа уникални предимства в зависимост от съответното приложение. Доброто разбиране на ключови терминологии и спецификации помага при избора на правилната вълнова пластина, без значение колко проста или сложна е оптичната система.
Терминология и спецификации
⊙Двойно пречупване: Вълновите пластини са направени от двойно пречупващи материали, най-често кристален кварц. Двупречупващите материали имат леко различни показатели на пречупване за светлина, поляризирана в различни ориентации. Като такива, те разделят падащата неполяризирана светлина на нейните паралелни и ортогонални компоненти, показани на следващата фигура.
Двупречупващ калцитов кристал, разделящ неполяризирана светлина
⊙Бърза ос и бавна ос: Светлината, поляризирана по бързата ос, среща по-нисък индекс на пречупване и се движи по-бързо през вълновите пластини, отколкото светлината, поляризирана по бавната ос. Бързата ос се обозначава с малко плоско петно или точка върху диаметъра на бързата ос на немонтирана вълнова плоча или маркировка върху монтажа на клетката на монтирана вълнова плоча.
⊙Забавяне: Забавянето описва фазовото изместване между поляризационния компонент, проектиран по бързата ос, и компонента, проектиран по бавната ос. Забавянето се определя в градуси, вълни или нанометри. Една пълна вълна на забавяне е еквивалентна на 360°, или броя нанометри при интересуващата ни дължина на вълната. Толерансът за забавяне обикновено се посочва в градуси, естествени или десетични части от пълна вълна или нанометри. Примери за типични спецификации и допустими отклонения на забавяне са: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430 nm ± 2 nm.
Най-популярните стойности на забавяне са λ/4, λ/2 и 1λ, но други стойности могат да бъдат полезни в определени приложения. Например, вътрешно отражение от призма причинява фазово изместване между компонентите, което може да бъде обезпокоително; компенсираща вълнова плоча може да възстанови желаната поляризация.
⊙Множествен ред: При вълнови пластини с множество редове общото забавяне е желаното забавяне плюс цяло число. Излишната част от цяло число няма ефект върху производителността, по същия начин, по който часовник, показващ обяд днес, изглежда по същия начин като часовник, показващ обяд седмица по-късно – въпреки че времето е добавено, то все още изглежда същото. Въпреки че вълновите пластини с множество порядъци са проектирани само с един двупречупващ материал, те могат да бъдат сравнително дебели, което улеснява манипулирането и системната интеграция. Високата дебелина, обаче, прави вълновите плочи с множество порядъци по-податливи на изместване на забавяне, причинено от изместване на дължината на вълната или промени в температурата на околната среда.
⊙Нулев ред: Вълновата плоча с нулев ред е проектирана да дава забавяне на нулеви пълни вълни без излишък, плюс желаната фракция. Например кварцовите вълнови плочи от нулев порядък се състоят от две кварцови вълнови плочи от множество порядъци с кръстосани оси, така че ефективното забавяне е разликата между тях. Стандартната вълнова плоча от нулев порядък, известна още като сложна вълнова плоча от нулев порядък, се състои от множество вълнови плочи от един и същ двупречупващ материал, които са разположени така, че да са перпендикулярни на оптичната ос. Наслояването на множество вълнови плочи уравновесява отместванията на забавяне, които се случват в отделните вълнови плочи, подобрявайки стабилността на забавяне при изместване на дължината на вълната и промени в температурата на околната среда. Стандартните вълнови плочи от нулев порядък не подобряват изместването на забавяне, причинено от различен ъгъл на падане. Истинската вълнова плоча от нулев порядък се състои от единичен двупречупващ материал, който е обработен в ултратънка плоча, която може да бъде с дебелина само няколко микрона, за да се постигне специфично ниво на забавяне при нулев порядък. Въпреки че тънкостта на плочата може да затрудни манипулирането или монтирането на вълновата пластина, истинските вълнови пластини от нулев порядък предлагат превъзходна стабилност на забавяне при изместване на дължината на вълната, промяна на температурата на околната среда и различен ъгъл на падане от другите вълнови пластини. Вълновите плочи от нулев ред показват по-добра производителност от вълновите плочи от множество порядъци. Те показват по-широка честотна лента и по-ниска чувствителност към промени в температурата и дължината на вълната и трябва да се вземат предвид за по-критични приложения.
⊙Ахроматични: Ахроматичните вълнови пластини се състоят от два различни материала, които на практика елиминират хроматичната дисперсия. Стандартните ахроматични лещи се изработват от два вида стъкло, които се съчетават, за да се постигне желаното фокусно разстояние, като същевременно се минимизира или премахва хроматичната аберация. Ахроматичните вълнови плочи работят на същия основен принцип. Например, Achromatic Waveplates са направени от кристален кварц и магнезиев флуорид, за да се постигне почти постоянно забавяне в широка спектрална лента.
⊙Супер ахроматични: Супер ахроматичните вълнови пластини са специален тип ахроматични вълнови пластини, които се използват за елиминиране на хроматичната дисперсия за много по-широка вълнова лента. Много супер ахроматични вълнови пластини могат да се използват както за видимия спектър, така и за NIR областта с почти същата, ако не и по-добра, еднородност от типичните ахроматични вълнови пластини. Когато типичните ахроматични вълнови пластини са направени от кварц и магнезиев флуорид със специфична дебелина, супер ахроматичните вълнови пластини използват допълнителен сапфирен субстрат заедно с кварц и магнезиев флуорид. Дебелината и на трите субстрата се определя стратегически, за да се елиминира хроматичната дисперсия за по-дълъг диапазон от дължини на вълните.
Ръководство за избор на поляризатор
⊙Вълнови плочи с множество поръчки
Вълновата плоча с нисък (множествен) ред е проектирана да дава забавяне на няколко пълни вълни плюс желаната фракция. Това води до един, физически здрав компонент с желана производителност. Състои се от единична плоча от кристален кварц (номинална дебелина 0,5 mm). Дори малки промени в дължината на вълната или температурата ще доведат до значителни промени в желаното фракционно забавяне. Вълновите пластини с множество порядъци са по-евтини и намират приложение в много приложения, където повишената чувствителност не е важна. Те са добър избор за използване с монохроматична светлина в среда с контролиран климат, обикновено се свързват с лазер в лаборатория. Обратно, приложения като минералогията използват хроматичното изместване (забавяне спрямо промяна на дължината на вълната), присъщо на вълновите плочи с множество порядъци.
Половълнова плоча с много порядъци
Четвърт вълнова плоча с много порядъци
Алтернатива на конвенционалните кристални кварцови вълнови плочи е полимерното забавително фолио. Това фолио се предлага в няколко размера и забавяния и на част от цената на плочите с кристална вълна. Филмовите забавители превъзхождат кристалния кварц по отношение на гъвкавостта на приложение. Техният тънък полимерен дизайн позволява лесно изрязване на фолиото до необходимата форма и размер. Тези филми са идеални за използване в приложения, които използват LCD и оптични влакна. Полимерното забавително фолио се предлага и в ахроматични версии. Това фолио обаче има нисък праг на повреда и не трябва да се използва с мощни източници на светлина като лазери. Освен това използването му е ограничено до видимия спектър, така че UV, NIR или IR приложенията ще изискват алтернатива.
Вълнови пластини с множество редове означават, че забавянето на светлинния път ще претърпи определен брой смени на цялата дължина на вълната в допълнение към частичното забавяне на дизайна. Дебелината на вълновата плоча с много порядък винаги е около 0,5 mm. В сравнение с вълновите плочи от нулев порядък, вълновите плочи с много порядък са по-чувствителни към промените в дължината на вълната и температурата. Те обаче са по-евтини и се използват широко в много приложения, където повишената чувствителност не е критична.
⊙Вълнови плочи от нулев ред
Тъй като общото им забавяне е малък процент от типа на множествения порядък, забавянето за вълнови плочи от нулев порядък е много по-постоянно по отношение на промените в температурата и дължината на вълната. В ситуации, изискващи по-голяма стабилност или изискващи по-големи температурни отклонения, вълновите пластини от нулев порядък са идеалният избор. Примерите за приложение включват наблюдение на разширена спектрална дължина на вълната или извършване на измервания с инструмент, използван на полето.
Полувълнова плоча от нулев ред
Четвърт вълнова плоча от нулев порядък
- Циментирана вълнова плоча от нулев порядък е изградена от две кварцови плочи с кръстосани бързи оси, двете плочи са циментирани с UV епоксидна смола. Разликата в дебелината между двете плочи определя забавянето. Вълновите плочи от нулев порядък предлагат значително по-ниска зависимост от температурата и промяната на дължината на вълната, отколкото вълновите плочи от много порядъци.
- Оптично контактна вълнова плоча от нулев порядък е изградена от две кварцови плочи с кръстосани бързи оси, двете плочи са конструирани чрез оптически контактен метод, оптичният път е без епоксид.
- Вълнова плоча от нулев порядък с въздушно разстояние е изградена от две кварцови плочи, монтирани в стойка, образуваща въздушна междина между двете кварцови плочи.
- Истинската кварцова плоча от нулев ред е направена от единична кварцова плоча, която е много тънка. Те могат да се предлагат или сами като единична плоча за приложения с висок праг на повреда (повече от 1 GW/cm2), или като циментирана тънка кварцова плоча върху субстрат BK7, за да се осигури здравина, за да се реши проблемът с лесното повреда.
- Вълнова плоча с двойна дължина на вълната от нулев порядък може да осигури специфично забавяне при две дължини на вълната (основната дължина на вълната и втората хармонична дължина на вълната) едновременно. Вълновите пластини с двойна дължина на вълната са особено полезни, когато се използват заедно с други чувствителни към поляризация компоненти за разделяне на коаксиални лазерни лъчи с различна дължина на вълната. Вълнова плоча с двойна дължина на вълната от нулев порядък се използва широко в фемтосекундните лазери.
- Телеком вълновата плоча е само една кварцова плоча, в сравнение с циментирана истинска вълнова плоча от нулев порядък. Използва се главно във влакнеста комуникация. Телекомуникационните вълнови пластини са тънки и компактни вълнови пластини, специално проектирани да отговорят на взискателните изисквания на оптичния комуникационен компонент. Полувълновата плоча може да се използва за завъртане на поляризационното състояние, докато четвъртвълновата плоча може да се използва за преобразуване на линейно поляризирана светлина в кръгово поляризационно състояние и обратно. Полувълновата плоча е с дебелина около 91 µm, четвърт вълновата плоча винаги не е 1/4 вълна, а 3/4 вълна, с дебелина около 137 µm. Тази ултра тънка вълнова плоча осигурява най-добрата честотна лента на температурата, честотната лента на ъгъла и дължината на вълната. Малкият размер на тези вълнови пластини също ги прави идеални за намаляване на общия размер на опаковката на вашия дизайн. Можем да предоставим персонализирани размери по ваша заявка.
- Средна инфрачервена вълнова плоча с нулев порядък е изградена от две плочи от магнезиев флуорид (MgF2) с пресечени бързи оси, двете плочи са изградени чрез метод на оптичен контакт, оптичният път е без епоксид. Разликата в дебелината между двете плочи определя забавянето. Средните инфрачервени вълнови плочи от нулев порядък се използват широко в инфрачервени приложения, идеално за диапазон от 2,5-6,0 микрона.
⊙Ахроматични вълнови плочи
Ахроматичните вълнови плочи са подобни на вълновите плочи от нулев порядък, с изключение на това, че двете плочи са направени от различни двупречупващи кристали. Благодарение на компенсацията на два материала, ахроматичните вълнови плочи са много по-постоянни дори от вълновите плочи от нулев порядък. Ахроматичната вълнова плоча е подобна на вълновата плоча от нулев порядък, с изключение на това, че двете плочи са направени от различни двупречупващи кристали. Тъй като дисперсията на двойното пречупване на два материала е различна, е възможно да се определят стойностите на забавяне в широк диапазон на дължина на вълната. Така че забавянето ще бъде по-малко чувствително към промяната на дължината на вълната. Ако ситуацията обхваща няколко спектрални дължини на вълната или цяла лента (от виолетово до червено, например), ахроматичните вълнови пластини са идеалният избор.
NIR ахроматична вълнова плоча
SWIR ахроматична вълнова плоча
VIS Achromatic Wave Plate
⊙Super Achromatic Wave плочи
Супер ахроматичните вълнови плочи са подобни на ахроматичните вълнови плочи, като по-скоро осигуряват плоско забавяне в супер широколентов диапазон на дължина на вълната. Нормалната ахроматична вълнова плоча се състои от една кварцова плоча и една MgF2 плоча, която има само няколко стотици нанометра дължина на вълната. Нашите супер ахроматични вълнови плочи са направени от три материала, кварц, MgF2 и сапфир, които могат да осигурят плоско забавяне в по-широк диапазон на дължина на вълната.
⊙Ромбови забавители на Френел
Fresnel Rhomb Retarders използват вътрешно отражение под специфични ъгли в структурата на призмата, за да придадат забавяне на падащата поляризирана светлина. Подобно на плочите с ахроматична вълна, те могат да осигурят равномерно забавяне в широк диапазон от дължини на вълните. Тъй като забавянето на Fresnel Rhomb Retarders зависи само от индекса на пречупване и геометрията на материала, обхватът на дължината на вълната е по-широк от Achromatic Waveplate, направен от двупречупващ кристал. Единичен френелов ромб забавител произвежда фазово забавяне от λ/4, изходната светлина е успоредна на входната светлина, но странично изместена; Двойни френелови ромбовидни забавители произвеждат фазово забавяне от λ/2, състоят се от два единични френелови ромбовидни забавители. Ние предлагаме стандартни BK7 Fresnel Rhomb Retarders, други материали като ZnSe и CaF2 са налични при поискване. Тези забавители са оптимизирани за използване с диодни и оптични приложения. Тъй като Fresnel Rhomb Retarders функционират въз основа на пълно вътрешно отражение, те могат да се използват за широколентова или ахроматична употреба.
Ромбови забавители на Френел
⊙Кристални кварцови поляризационни ротатори
Кристалните кварцови поляризационни ротатори са единични кристали от кварц, които въртят поляризацията на падащата светлина независимо от подравняването между ротатора и поляризацията на светлината. Благодарение на ротационната активност на естествения кварцов кристал, той също може да се използва като поляризационни ротатори, така че равнината на входния линейно поляризиран лъч ще бъде завъртяна под специален ъгъл, който се определя от дебелината на кварцовия кристал. Вече можете да предложите ротатори за лява и дясна ръка. Тъй като завъртат поляризационната равнина под определен ъгъл, поляризационните ротатори с кристален кварц са чудесна алтернатива на вълновите плочи и могат да се използват за завъртане на цялата поляризация на светлината по оптичната ос, а не само на отделен компонент на светлината. Посоката на разпространение на падащата светлина трябва да е перпендикулярна на ротатора.
Paralight Optics предлага ахроматични вълнови плочи, супер ахроматични вълнови плочи, циментирани вълнови плочи от нулев порядък, оптически контактни вълнови плочи от нулев порядък, вълнови плочи с нулев порядък с въздушно пространство, истински вълнови плочи от нулев порядък, вълнови плочи с една плоча с висока мощност, вълнови плочи с много порядък , Вълнови плочи с двойна дължина на вълната, Вълнови плочи с двойна дължина на вълната с нулев порядък, Вълнови плочи с телекомуникационни вълни, Вълнови плочи с нулев порядък със среден IR, забавители на френел ромб, пръстенодържачи за вълнови плочи и кварцови поляризационни ротатори.
Вълнови плочи
За по-подробна информация за поляризационна оптика или получаване на оферта, моля свържете се с нас.
