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.
Talasne ploče, poznate i kao retarderi, prenose svjetlost i modificiraju njeno polarizacijsko stanje bez slabljenja, odstupanja ili pomicanja zraka. Oni to čine usporavanjem (ili odlaganjem) jedne komponente polarizacije u odnosu na njenu ortogonalnu komponentu. Talasna ploča je optički element koji ima dvije glavne ose, sporu i brzu, koje razlažu upadni polarizirani snop u dva međusobno okomita polarizirana snopa. Snop u nastajanju se ponovo kombinuje da bi formirao određeni pojedinačni polarizovani snop. Talasne ploče proizvode pune, polu- i četvrtine talasa usporavanja. Poznati su i kao retarder ili ploča za usporavanje. U nepolarizovanom svetlu, talasne ploče su ekvivalentne prozorima – obe su ravne optičke komponente kroz koje svetlost prolazi.
⊙Četvrttalasna ploča: kada je linearno polarizovana svetlost ulazna pod uglom od 45 stepeni u odnosu na os četvrttalasne ploče, izlaz je kružno polarizovan, i obrnuto.
⊙Polutalasna ploča: Polutalasna ploča rotira linearno polariziranu svjetlost u bilo koju željenu orijentaciju. Ugao rotacije je dvostruki ugao između upadne polarizovane svetlosti i optičke ose.
Četvrtvalna ploča sa zračnim razmakom lasera nultog reda
Polutalasna ploča sa zračnim razmakom lasera nultog reda
Talasne ploče su idealne za kontrolu i analizu stanja polarizacije svjetlosti. Nude se u tri glavna tipa – nulti red, višestruki red i akromatski – od kojih svaki sadrži jedinstvene prednosti ovisno o primjeni. Snažno razumijevanje ključnih terminologija i specifikacija pomaže u odabiru prave talasne ploče, bez obzira koliko je optički sistem jednostavan ili složen.
Terminologija i specifikacije
⊙Dvolomnost: talasne ploče su napravljene od materijala koji lome dvostruki lom, najčešće kristalnog kvarca. Dvolomni materijali imaju neznatno različite indekse prelamanja svjetlosti polarizirane u različitim orijentacijama. Kao takvi, oni razdvajaju upadnu nepolarizovanu svjetlost na njene paralelne i ortogonalne komponente prikazane na sljedećoj slici.
Dvolomni kristal kalcita koji razdvaja nepolarizovano svetlo
⊙Brza osa i spora os: Svjetlost polarizirana duž brze ose nailazi na niži indeks prelamanja i putuje brže kroz talasne ploče od svjetlosti polarizirane duž spore ose. Brza os je označena malom ravnom tačkom ili tačkom na prečniku brze ose nemontirane talasne ploče, ili oznakom na ćeliji za montažu montirane talasne ploče.
⊙Retardacija: Retardacija opisuje fazni pomak između polarizacione komponente projektovane duž brze ose i komponente projektovane duž spore ose. Retardacija je navedena u jedinicama stepeni, talasa ili nanometara. Jedan puni talas retardacije je ekvivalentan 360°, ili broju nanometara na talasnoj dužini od interesa. Tolerancija na retardaciju se obično izražava u stepenima, prirodnim ili decimalnim dijelovima punog vala ili nanometrima. Primjeri tipičnih specifikacija i tolerancija retardacije su: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430 nm ± 2 nm.
Najpopularnije vrijednosti retardacije su λ/4, λ/2 i 1λ, ali druge vrijednosti mogu biti korisne u određenim aplikacijama. Na primjer, unutrašnja refleksija od prizme uzrokuje fazni pomak između komponenti što može biti problematično; kompenzacijska valna ploča može vratiti željenu polarizaciju.
⊙Višestruki red: U pločama višestrukog reda, ukupno zaostajanje je željeno zaostajanje plus cijeli broj. Višak cijelog broja nema efekta na performanse, na isti način na koji sat koji danas pokazuje podne izgleda isto kao onaj koji pokazuje podne sedmicu kasnije – iako je vrijeme dodato, i dalje izgleda isto. Iako su talasne ploče višestrukog reda dizajnirane sa samo jednim dvolomnim materijalom, one mogu biti relativno debele, što olakšava rukovanje i integraciju sistema. Velika debljina, međutim, čini talasne ploče višestrukog reda podložnijim pomacima retardacije uzrokovanim pomakom valne dužine ili promjenama temperature okoline.
⊙Nulti red: Talasna ploča nultog reda je dizajnirana da daje retardance nula punih talasa bez viška, plus željenu frakciju. Na primjer, kvarcne talasne ploče nulte reda sastoje se od dvije kvarcne valne ploče višestrukog reda čiji su osi ukrštene tako da je efektivno usporavanje razlika između njih. Standardna talasna ploča nultog reda, takođe poznata kao složena talasna ploča nultog reda, sastoji se od više talasnih ploča od istog dvolomnog materijala koje su postavljene tako da su okomite na optičku osu. Postavljanje više talasnih ploča uravnotežuje pomake usporavanja koji se javljaju u pojedinačnim talasnim pločama, poboljšavajući stabilnost retardacije na pomake talasne dužine i promene temperature okoline. Standardne valne ploče nultog reda ne poboljšavaju pomak retardacije uzrokovan drugačijim uglom. Talasna ploča istinskog nultog reda sastoji se od jednog dvolomnog materijala koji je prerađen u ultra tanku ploču koja može biti debela samo nekoliko mikrona kako bi se postigao specifičan nivo retardacije pri nultom redu. Iako tankoća ploče može otežati rukovanje ili montažu talasne ploče, prave talasne ploče nultog reda nude superiornu stabilnost retardacije na pomeranje talasne dužine, promenu temperature okoline i drugačiji upadni ugao od ostalih talasnih ploča. Zero Order Wave ploče pokazuju bolje performanse od višestrukih talasnih ploča. Oni pokazuju širi propusni opseg i manju osjetljivost na promjene temperature i valne dužine i treba ih uzeti u obzir za kritičnije primjene.
⊙Ahromatske: Ahromatske talasne ploče sastoje se od dva različita materijala koji praktično eliminišu hromatsku disperziju. Standardna akromatska sočiva napravljena su od dvije vrste stakla, koje su usklađene kako bi se postigla željena žižna daljina uz minimiziranje ili uklanjanje hromatskih aberacija. Ahromatske talasne ploče rade na istom osnovnom principu. Na primjer, akromatske talasne ploče su napravljene od kristalnog kvarca i magnezijum fluorida kako bi se postiglo gotovo konstantno usporavanje u širokom spektralnom pojasu.
⊙Super akromatske: Super akromatske talasne ploče su posebna vrsta ahromatskih talasnih ploča koje se koriste za eliminaciju hromatske disperzije za mnogo širi talasni opseg. Mnoge super akromatske talasne ploče mogu se koristiti i za vidljivi spektar kao i za NIR područje sa približno istom, ako ne i boljom, uniformnošću od tipičnih ahromatskih talasnih ploča. Tamo gde su tipične akromatske talasne ploče napravljene od kvarca i magnezijum fluorida određene debljine, superakromatske talasne ploče koriste dodatnu safirnu podlogu zajedno sa kvarcom i magnezijum fluoridom. Debljina sva tri supstrata određena je strateški kako bi se eliminisala hromatska disperzija za duži opseg talasnih dužina.
Vodič za odabir polarizatora
⊙Multiple Order Wave ploče
Talasna ploča niskog (višestrukog) reda dizajnirana je tako da daje retardance od nekoliko punih valova, plus željenu frakciju. Ovo rezultira jednom, fizički robusnom komponentom sa željenim performansama. Sastoji se od jedne ploče od kristalnog kvarca (nominalno debljine 0,5 mm). Čak i male promjene u talasnoj dužini ili temperaturi dovest će do značajnih promjena u željenom frakcijskom usporavanju. Talasne ploče višestrukog reda su jeftinije i nalaze se u mnogim aplikacijama gdje povećana osjetljivost nije važna. Dobar su izbor za upotrebu sa monohromatskim svetlom u okruženju sa kontrolisanom klimom, obično su u kombinaciji sa laserom u laboratoriji. Nasuprot tome, aplikacije kao što je mineralogija iskorištavaju hromatski pomak (retardance u odnosu na promjenu talasne dužine) svojstveno pločama višestrukog reda.
Polutalasna ploča višestrukog reda
Četvrtvalna ploča višestrukog reda
Alternativa konvencionalnim kristalnim kvarcnim talasnim pločama je polimerni retarder film. Ovaj film je dostupan u nekoliko veličina i retardansa i po samo djeliću cijene ploča s kristalnim valovima. Usporivači filma su superiorniji od kristalnog kvarca u pogledu primjene u smislu fleksibilnosti. Njihov tanak polimerni dizajn omogućava lako rezanje filma do potrebnog oblika i veličine. Ove folije su idealne za upotrebu u aplikacijama koje koriste LCD i optička vlakna. Polimer Retarder Film je također dostupan u akromatskim verzijama. Ovaj film, međutim, ima nizak prag oštećenja i ne bi se trebao koristiti s izvorima svjetlosti velike snage poput lasera. Osim toga, njegova upotreba je ograničena na vidljivi spektar, tako da će UV, NIR ili IR aplikacije zahtijevati alternativu.
Valne ploče višestrukog reda znače da će usporavanje putanje svjetlosti biti podvrgnuto određenom broju pomaka pune valne dužine pored frakcionog projektovanog usporavanja. Debljina talasne ploče više reda je uvijek oko 0,5 mm. U poređenju sa talasnim pločama nultog reda, talasne ploče višeg reda su osetljivije na talasne dužine i promene temperature. Međutim, oni su jeftiniji i široko se koriste u mnogim aplikacijama gdje povećana osjetljivost nije kritična.
⊙Zero Order Wave ploče
Kako je njihovo ukupno usporavanje mali postotak tipa višestrukog reda, retardacija za valne ploče nultog reda je daleko konstantnija s obzirom na varijacije temperature i valne dužine. U situacijama koje zahtijevaju veću stabilnost ili zahtijevaju veće promjene temperature, valne ploče nultog reda su idealan izbor. Primeri primene uključuju posmatranje proširene spektralne talasne dužine ili merenje instrumentom koji se koristi na terenu.
Polutalasna ploča nultog reda
Četvrtvalna ploča nulte narudžbe
- Cementirana talasna ploča nultog reda je konstruisana od dve kvarcne ploče sa brzom osom ukrštene, dve ploče su cementirane UV epoksidom. Razlika u debljini između dvije ploče određuje usporavanje. Valne ploče nultog reda nude znatno nižu ovisnost o temperaturi i promjeni talasne dužine od talasnih ploča višeg reda.
- Talasna ploča nultog reda sa optičkim kontaktom je konstruisana od dve kvarcne ploče sa brzom ukrštenom osom, dve ploče su konstruisane metodom optičkog kontakta, optički put je bez epoksida.
- Zračno razmaknuta valna ploča nultog reda konstruirana je od dvije kvarcne ploče postavljene u nosač koji formira zračni razmak između dvije kvarcne ploče.
- Prava kvarcna ploča nultog reda napravljena je od jedne kvarcne ploče koja je vrlo tanka. Mogu se ponuditi ili kao pojedinačna ploča za primjene s visokim pragom oštećenja (veći od 1 GW/cm2), ili kao cementirana tanka kvarcna ploča na BK7 podlozi za pružanje čvrstoće kako bi se riješio problem lakog oštećenja.
- Talasna ploča sa dvostrukom talasnom dužinom nultog reda može da obezbedi specifično usporavanje na dve talasne dužine (osnovna talasna dužina i talasna dužina drugog harmonika) istovremeno. Talasne ploče sa dvostrukom talasnom dužinom su posebno korisne kada se koriste u kombinaciji sa drugim komponentama osetljivim na polarizaciju za razdvajanje koaksijalnih laserskih zraka različitih talasnih dužina. Talasna ploča nultog reda sa dvostrukom talasnom dužinom se široko koristi u femtosekundnim laserima.
- Telekom talasna ploča je samo jedna kvarcna ploča, u poređenju sa cementiranom pločom istinskog nultog reda. Uglavnom se koristi u optičkoj komunikaciji. Telekom talasne ploče su tanke i kompaktne talasne ploče posebno dizajnirane da zadovolje zahtjevne zahtjeve optičke komunikacijske komponente. Polutalasna ploča se može koristiti za rotiranje stanja polarizacije, dok se četvrttalasna ploča može koristiti za pretvaranje linearno polarizovane svjetlosti u stanje kružne polarizacije i obrnuto. Polutalasna ploča je debela oko 91 µm, četvrtina talasne ploče uvek nije 1/4 talasa već 3/4 talasa, debljine oko 137 µm. Ove ultra tanke talasne ploče osiguravaju najbolji temperaturni opseg, širinu ugla i širinu talasne dužine. Mala veličina ovih talasnih ploča ih čini idealnim za smanjenje ukupne veličine pakovanja vašeg dizajna. Možemo dati prilagođene veličine po vašem zahtjevu.
- Srednja infracrvena ploča nultog reda napravljena je od dvije ploče od magnezijum fluorida (MgF2) sa ukrštenim brzom osom, dvije ploče su konstruirane metodom optičkog kontakta, optički put je bez epoksida. Razlika u debljini između dvije ploče određuje usporavanje. Srednje infracrvene talasne ploče nultog reda se široko koriste u infracrvenim aplikacijama, idealno za opseg od 2,5-6,0 mikrona.
⊙Ploče ahromatskog talasa
Akromatske talasne ploče su slične pločama nultog reda talasa, osim što su dve ploče napravljene od različitih kristala sa dvostrukim prelamanjem. Zbog kompenzacije dva materijala, akromatske talasne ploče su daleko konstantnije od čak i ploča nultog reda. Ahromatska talasna ploča je slična ploči nula talasa, osim što su dve ploče napravljene od različitih kristala koji imaju dvostruko lomljenje. Budući da je disperzija dvolomnosti dva materijala različita, moguće je specificirati vrijednosti retardacije na širokom rasponu valnih dužina. Tako će retardacija biti manje osjetljiva na promjenu talasne dužine. Ako situacija pokriva nekoliko spektralnih valnih dužina ili cijeli pojas (od ljubičaste do crvene, na primjer), akromatske valne ploče su idealan izbor.
NIR ahromatska talasna ploča
SWIR ahromatska talasna ploča
VIS ahromatska talasna ploča
⊙Super Achromatic Wave ploče
Super akromatske talasne ploče su slične akromatskim talasnim pločama, radije pružaju ravno usporavanje u super širokopojasnom opsegu talasnih dužina. Normalna akromatska talasna ploča sastoji se od jedne kvarcne ploče i jedne ploče MgF2, koja ima samo nekoliko stotina nanometarskih talasnih dužina. Naše super akromatske talasne ploče napravljene su od tri materijala, kvarca, MgF2 i safira, koji mogu pružiti ravno usporavanje na širem opsegu talasnih dužina.
⊙Fresnel romb retarderi
Fresnel romb retarderi koriste unutrašnju refleksiju pod određenim uglovima unutar strukture prizme da daju usporavanje upadnoj polarizovanoj svetlosti. Kao i ploče ahromatskog talasa, one mogu da obezbede ujednačeno usporavanje u širokom opsegu talasnih dužina. Pošto retardacija Fresnel romb retardera zavisi samo od indeksa prelamanja i geometrije materijala, opseg talasnih dužina je širi od ahromatskih talasnih ploča napravljenih od dvolomnog kristala. Jednostruki Fresnel romb retarderi proizvode fazno usporavanje od λ/4, izlazno svjetlo je paralelno sa ulaznim svjetlom, ali bočno pomjereno; Dvostruki Fresnel romb retarder proizvodi fazno usporavanje od λ/2, sastoji se od dva jednostruka Fresnel romb retardera. Nudimo standardne BK7 Fresnel romb retardere, ostali materijali kao što su ZnSe i CaF2 su dostupni na zahtjev. Ovi usporivači su optimizirani za upotrebu s diodnim i vlaknima. Budući da Fresnel Rhomb Retarderi funkcioniraju na temelju totalne unutrašnje refleksije, mogu se koristiti za širokopojasnu ili akromatsku upotrebu.
Fresnel romb retarderi
⊙Kristalni kvarcni polarizacijski rotatori
Kristalni kvarcni polarizacijski rotatori su monokristali kvarca koji rotiraju polarizaciju upadne svjetlosti neovisno o poravnanju između rotatora i polarizacije svjetlosti. Zbog rotacijske aktivnosti prirodnog kvarcnog kristala, može se koristiti i kao polarizacijski rotator tako da će se ravnina ulaznog linearno polariziranog snopa rotirati pod posebnim uglom koji je određen debljinom kristala kvarca. Od sada možemo ponuditi ljevoruke i dešnjake rotatore. Budući da rotiraju ravninu polarizacije pod određenim uglom, kristalni kvarcni polarizacioni rotatori su odlična alternativa talasnim pločama i mogu se koristiti za rotaciju celokupne polarizacije svetlosti duž optičke ose, a ne samo singularne komponente svetlosti. Smjer širenja upadne svjetlosti mora biti okomit na rotator.
Paralight Optics nudi akromatske talasne ploče, super akromatske talasne ploče, cementirane talasne ploče nultog reda, optički kontaktirane talasne ploče nultog reda, talasne ploče nultog reda sa vazdušnim razmakom, talasne ploče sa pravim nultim redosledom, talasne ploče velike snage sa jednom pločom, talasne ploče višestrukog reda , talasne ploče sa dvostrukom talasnom dužinom, talasne ploče sa dvostrukom talasnom dužinom nultog reda, talasne ploče za telekomunikacije, srednje IR talasne ploče nultog reda, Fresnel romb retarderi, držači prstena za talasne ploče i kvarcni polarizacioni rotatori.
Wave Plates
Za detaljnije informacije o polarizacionoj optici ili za ponudu, kontaktirajte nas.
