Pregled
Polarizaciona optika se koristi za promjenu stanja polarizacije upadnog zračenja. Naša polarizaciona optika uključuje polarizatore, talasne ploče/retardere, depolarizatore, faradejeve rotatore i optičke izolatore u UV, vidljivom ili IR spektralnom opsegu.
1064 nm Faradejev rotator
Izolator slobodnog prostora
Nd-YAG polarizator velike snage
Optički dizajn se često fokusira na talasnu dužinu i intenzitet svetlosti, zanemarujući njenu polarizaciju. Polarizacija je, međutim, važno svojstvo svjetlosti kao talasa. Svjetlost je elektromagnetski val, a električno polje ovog vala oscilira okomito na smjer širenja. Stanje polarizacije opisuje orijentaciju oscilacije talasa u odnosu na pravac prostiranja. Svjetlost se naziva nepolariziranom ako smjer ovog električnog polja nasumično fluktuira u vremenu. Ako je smjer električnog polja svjetlosti dobro definiran, naziva se polarizirana svjetlost. Najčešći izvor polarizirane svjetlosti je laser. U zavisnosti od toga kako je električno polje orijentisano, polarizovanu svetlost klasifikujemo u tri tipa polarizacije:
★Linearna polarizacija: oscilacije i propagacija su u jednoj ravni.Theelektrično polje linearno polarizovane svetlosti csastoji se od dva okomita, jednaka po amplitudi, linearna komponente koje nemaju faznu razliku.Rezultirajuće električno polje svjetlosti ograničeno je na jednu ravninu duž smjera širenja.
★Kružna polarizacija: orijentacija svjetlosti se mijenja tokom vremena na spiralni način. Električno polje svjetlosti sastoji se od dvije linearne komponente koje su okomite jedna na drugu, jednake amplitude, ali imaju faznu razliku od π/2. Rezultirajuće električno polje svjetlosti rotira u krugu oko smjera širenja.
★Eliptička polarizacija: električno polje eliptično polarizirane svjetlosti opisuje elipsu, u poređenju s krugom kružnom polarizacijom. Ovo električno polje se može smatrati kombinacijom dvije linearne komponente sa različitim amplitudama i/ili faznom razlikom koja nije π/2. Ovo je najopštiji opis polarizovane svetlosti, a kružno i linearno polarizovano svetlo se može posmatrati kao posebni slučajevi eliptično polarizovane svetlosti.
Dva ortogonalna stanja linearne polarizacije često se nazivaju "S" i "P",onidefinisani su njihovom relativnom orijentacijom na ravan incidencije.P-polarizovana svetlostkoja osciluje paralelno sa ovom ravni su „P“, dok su s-polarizovana svetlost koja ima električno polje polarizovano okomito na ovu ravan su „S“.Polarizatorisu ključni optički elementi za kontrolu vaše polarizacije, prenoseći željeno stanje polarizacije dok reflektiraju, apsorbiraju ili odstupaju ostatak. Postoji veliki izbor tipova polarizatora, od kojih svaki ima svoje prednosti i nedostatke. Kako bismo vam pomogli da odaberete najbolji polarizator za vašu primjenu, razgovarat ćemo o specifikacijama polarizatora, kao i vodiču za odabir polarizatora.
P i S pol. definisani su njihovom relativnom orijentacijom na ravan incidencije
Specifikacije polarizatora
Polarizatori su definirani s nekoliko ključnih parametara, od kojih su neki specifični za polarizacionu optiku. Najvažniji parametri su:
⊙Transmisija: Ova vrijednost se odnosi ili na prijenos linearno polarizirane svjetlosti u smjeru polarizacijske ose, ili na prijenos nepolarizirane svjetlosti kroz polarizator. Paralelni prijenos je prijenos nepolarizirane svjetlosti kroz dva polarizatora sa paralelno poravnatim polarizacijskim osama, dok je ukršteni prijenos prijenos nepolarizirane svjetlosti kroz dva polarizatora sa ukrštenim osama polarizacije. Za idealne polarizatore transmisija linearno polarizovane svetlosti paralelno sa polarizacionom osom je 100%, paralelna transmisija je 50% i ukrštena transmisija je 0%. Nepolarizovana svetlost se može smatrati brzo promenljivom slučajnom kombinacijom p- i s-polarizovane svetlosti. Idealan linearni polarizator će prenijeti samo jednu od dvije linearne polarizacije, smanjujući početni nepolarizirani intenzitet I0na pola, tj.I=I0/2,tako da je paralelni prenos (za nepolarizovano svetlo) 50%. Za linearno polarizovanu svetlost intenziteta I0, intenzitet koji se prenosi kroz idealni polarizator, I, može se opisati Malusovim zakonom, tj.I=I0cos2Øgdje je θ ugao između upadne linearne polarizacije i ose polarizacije. Vidimo da se za paralelne ose postiže 100% prenos, dok za ose od 90°, poznate i kao ukršteni polarizatori, postoji 0% prenosa, tako da je ukršteni prenos 0%. Međutim, u stvarnim aplikacijama prijenos nikada ne bi mogao biti točno 0%, stoga, polarizatore karakterizira omjer ekstinkcije kako je opisano u nastavku, koji se može koristiti za određivanje stvarnog prijenosa kroz dva ukrštena polarizatora.
⊙Omjer izumiranja i stepen polarizacije: Polarizaciona svojstva linearnog polarizatora su tipično definisana stepenom polarizacije ili efikasnosti polarizacije, tj. P=(T1-T2)/(T1+T2) i njegov omjer ekstinkcije, tj. ρp=T2/T1gdje su glavni transmitansi linearno polarizirane svjetlosti kroz polarizator T1 i T2. T1 je maksimalni prijenos kroz polarizator i javlja se kada je osa prijenosa polarizatora paralelna sa polarizacijom upadnog linearno polariziranog snopa; T2 je minimalni prijenos kroz polarizator i javlja se kada je osa prijenosa polarizatora okomita na polarizaciju upadnog linearno polariziranog snopa.
Performanse ekstinkcije linearnog polarizatora često se izražavaju kao 1 / ρp : 1. Ovaj parametar se kreće od manje od 100:1 (što znači da imate 100 puta veći prijenos za P polariziranu svjetlost od S polarizirane svjetlosti) za ekonomične polarizatore do 106:1 za visokokvalitetne dvolomne kristalne polarizatore. Odnos ekstinkcije obično varira s talasnom dužinom i upadnim uglom i mora se proceniti zajedno sa drugim faktorima kao što su cena, veličina i polarizovani prenos za datu primenu. Pored omjera ekstinkcije, možemo mjeriti performanse polarizatora karakterizacijom efikasnosti. Stepen efikasnosti polarizacije naziva se „kontrast“, ovaj omjer se obično koristi kada se razmatraju aplikacije pri slabom osvjetljenju gdje su gubici intenziteta kritični.
⊙Ugao prihvatanja: Prihvatni ugao je najveće odstupanje od projektovanog upadnog ugla pri kojem će polarizator i dalje raditi u okviru specifikacija. Većina polarizatora je dizajnirana da radi pod upadnim uglom od 0° ili 45°, ili pod Brewsterovim uglom. Ugao prihvatanja je važan za poravnanje, ali ima posebnu važnost kada se radi sa nekolimiranim gredama. Žičana mreža i dikroični polarizatori imaju najveće uglove prihvata, do punog ugla prihvata od skoro 90°.
⊙Konstrukcija: polarizatori dolaze u mnogo oblika i dizajna. Polarizatori tankog filma su tanki filmovi slični optičkim filterima. Polarizacijski pločasti razdjelnici zraka su tanke, ravne ploče postavljene pod uglom u odnosu na snop. Polarizacijski kockasti razdjelnici zraka sastoje se od dvije pravokutne prizme postavljene zajedno na hipotenuzi.
Dvolomni polarizator sastoje se od dvije kristalne prizme postavljene zajedno, pri čemu je ugao prizmi određen specifičnim dizajnom polarizatora.
⊙Jasan otvor blende: Prozirni otvor je obično najrestriktivniji za polarizatore s dvostrukim prelamanjem jer dostupnost optički čistih kristala ograničava veličinu ovih polarizatora. Dikroični polarizatori imaju najveće dostupne čiste otvore jer je njihova proizvodnja pogodna za veće veličine.
⊙Dužina optičke putanje: Dužina svjetlosti mora putovati kroz polarizator. Važno za disperziju, pragove oštećenja i prostorna ograničenja, dužine optičkih putanja mogu biti značajne u dvolomnim polarizatorima, ali su obično kratke u dikroičnim polarizatorima.
⊙Prag oštećenja: prag oštećenja lasera određen je materijalom koji se koristi kao i dizajnom polarizatora, pri čemu polarizatori s dvostrukim prelamanjem obično imaju najviši prag oštećenja. Cement je često najosjetljiviji element na lasersko oštećenje, zbog čega optički kontaktirani razdjelnici snopa ili zračni dvolomni polarizatori imaju viši prag oštećenja.
Vodič za odabir polarizatora
Postoji nekoliko tipova polarizatora uključujući dikroične, kockaste, žičane mreže i kristalne. Nijedan tip polarizatora nije idealan za svaku primjenu, svaki ima svoje jedinstvene snage i slabosti.
Dikroični polarizatori prenose specifično polarizacijsko stanje dok blokiraju sve ostale. Tipična konstrukcija se sastoji od jednog presvučenog supstrata ili polimernog dikroičnog filma, u sendviču dvije staklene ploče. Kada se prirodni snop prenosi kroz dikroični materijal, jedna od komponenti ortogonalne polarizacije zraka se snažno apsorbira, a druga se gasi sa slabom apsorpcijom. Dakle, polarizator dihroične ploče može se koristiti za pretvaranje nasumično polariziranog snopa u linearno polarizirani snop. U poređenju sa polarizacionim prizmama, polarizator sa dihroičnom pločom nudi mnogo veću veličinu i prihvatljiv ugao. Dok ćete videti visok odnos izumiranja i troškova, konstrukcija ograničava upotrebu lasera velike snage ili visokih temperatura. Dikroični polarizatori dostupni su u širokom rasponu oblika, od jeftinog laminiranog filma do preciznih polarizatora visokog kontrasta.
Dikroični polarizatori apsorbuju neželjeno polarizaciono stanje
Polarizacijski kockasti razdjelnici zraka napravljeni su spajanjem dvije pravokutne prizme s obloženom hipotenuzom. Polarizacijski premaz je tipično konstruiran od naizmjeničnih slojeva materijala visokog i niskog indeksa koji reflektiraju S polariziranu svjetlost i prenose P. Rezultat su dva ortogonalna snopa u obliku koji se lako montira i poravnava. Polarizacijski premazi obično mogu izdržati veliku gustoću snage, međutim ljepila koja se koriste za cementiranje kocki mogu pokvariti. Ovaj način kvara može se eliminirati optičkim kontaktom. Iako obično vidimo visok kontrast za emitovani snop, reflektovani kontrast je obično niži.
Polarizatori sa žičanom mrežom imaju niz mikroskopskih žica na staklenoj podlozi koja selektivno prenosi P-polariziranu svjetlost i reflektira S-polariziranu svjetlost. Zbog mehaničke prirode, polarizatori sa žičanim mrežama imaju opseg talasne dužine koji je ograničen samo prenosom supstrata što ih čini idealnim za širokopojasne aplikacije koje zahtevaju polarizaciju visokog kontrasta.
Prenosi se polarizacija okomita na metalne žice
Kristalni polarizator prenosi željenu polarizaciju, a ostatak odstupa korištenjem dvolomnih svojstava svojih kristalnih materijala
Kristalni polarizatori koriste svojstva dvostrukog prelamanja supstrata da bi promijenili stanje polarizacije dolaznog svjetla. Dvolomni materijali imaju neznatno različite indekse prelamanja svjetlosti polarizirane u različitim orijentacijama, što uzrokuje da različita polarizacijska stanja putuju kroz materijal različitim brzinama.
Wollaston polarizatori su vrsta kristalnih polarizatora koji se sastoje od dvije dvolomne pravokutne prizme koje su cementirane zajedno, tako da su njihove optičke ose okomite. Osim toga, visok prag oštećenja kristalnih polarizatora čini ih idealnim za laserske aplikacije.
Wollaston polarizator
Opsežna linija polarizatora kompanije Paralight Optics uključuje polarizirajuće kockaste razdjelnike snopa, dvokanalni PBS visokih performansi, polarizirajuće kockaste razdjelnike snopa velike snage, 56° polarizirajuće pločaste razdjelnike snopa, 45° polarizacijske pločaste razdjelnike snopa, dihroične ploče polarizatore, nanorefleksne polarizatore, nanočestične polarizatore ili LiG Taylor polarizatori, Glan laserski polarizatori, Glan Thompson polarizatori, Wollaston polarizatori, Rochon polarizatori), varijabilni kružni polarizatori i pomjerači/kombineri polarizirajućeg snopa.
Laserski linijski polarizatori
Za detaljnije informacije o polarizacionoj optici ili za ponudu, kontaktirajte nas.
