Visió general
L'òptica de polarització s'utilitza per canviar l'estat de polarització de la radiació incident. La nostra òptica de polarització inclou polaritzadors, plaques / retardadors d'ona, despolaritzadors, rotadors de Faraday i aïlladors òptics en els rangs espectrals UV, visible o IR.
Les plaques ondulatòries, també conegudes com retardadores, transmeten la llum i modifiquen el seu estat de polarització sense atenuar, desviar o desplaçar el feix. Ho fan retardant (o retardant) un component de la polarització respecte al seu component ortogonal. Una placa d'ona és un element òptic que té dos eixos principals, lent i ràpid, que resolen un feix polaritzat incident en dos feixs polaritzats mútuament perpendiculars. El feix emergent es torna a combinar per formar un feix polaritzat únic. Les plaques ondulatòries produeixen ones completes, mitjanes i quarts de retard. També es coneixen com a retardador o placa de retard. En la llum no polaritzada, les plaques ondulades són equivalents a finestres: tots dos són components òptics plans pels quals passa la llum.
⊙Placa de quart d'ona: quan s'introdueix llum polaritzada linealment a 45 graus a l'eix d'una placa de quart d'ona, la sortida està polaritzada circularment, i viceversa.
⊙Placa de mitja ona: una placa de mitja ona gira la llum polaritzada linealment a qualsevol orientació desitjada. L'angle de rotació és el doble de l'angle entre la llum polaritzada incident i l'eix òptic.
Placa de quart d'ona amb espai d'aire làser Zero Order
Placa de mitja ona d'ordre zero amb espai d'aire làser
Les plaques d'ones són ideals per controlar i analitzar l'estat de polarització de la llum. S'ofereixen en tres tipus principals: ordre zero, ordre múltiple i acromàtic, cadascun amb avantatges únics en funció de l'aplicació en qüestió. Una bona comprensió de les terminologies i especificacions clau ajuda a triar la placa d'ona adequada, per senzill o complex que sigui el sistema òptic.
Terminologia i especificacions
⊙Birrefringència: les plaques d'ona estan fetes de materials birrefringents, el més habitualment de quars de cristall. Els materials birrefringents tenen índexs de refracció lleugerament diferents per a la llum polaritzada en diferents orientacions. Com a tal, separen la llum incident no polaritzada en els seus components paral·lels i ortogonals que es mostren a la figura següent.
Cristall de calcita birrefringent que separa la llum no polaritzada
⊙Eix ràpid i eix lent: la llum polaritzada al llarg de l'eix ràpid troba un índex de refracció més baix i viatja més ràpidament a través de les plaques d'ona que la llum polaritzada al llarg de l'eix lent. L'eix ràpid s'indica amb un petit punt pla o punt al diàmetre de l'eix ràpid d'una placa d'ona no muntada, o una marca al muntatge de la cel·la d'una placa d'ona muntada.
⊙Retardament: el retard descriu el canvi de fase entre el component de polarització projectat al llarg de l'eix ràpid i el component projectat al llarg de l'eix lent. El retard s'especifica en unitats de graus, ones o nanòmetres. Una ona completa de retard equival a 360°, o el nombre de nanòmetres a la longitud d'ona d'interès. La tolerància al retard s'indica normalment en graus, fraccions naturals o decimals d'una ona completa o nanòmetres. Exemples d'especificacions i toleràncies de retard típiques són: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430nm ± 2nm.
Els valors de retard més populars són λ/4, λ/2 i 1λ, però altres valors poden ser útils en determinades aplicacions. Per exemple, la reflexió interna d'un prisma provoca un canvi de fase entre components que pot ser problemàtic; una placa d'ona compensadora pot restaurar la polarització desitjada.
⊙Ordre múltiple: a les plaques d'ona d'ordre múltiple, el retard total és el retard desitjat més un nombre enter. L'excés d'enter no té cap efecte en el rendiment, de la mateixa manera que un rellotge que mostra el migdia d'avui sembla el mateix que un que mostra el migdia una setmana més tard; tot i que s'ha afegit l'hora, segueix semblant igual. Tot i que les plaques d'ona d'ordres múltiples estan dissenyades amb un sol material birrefringent, poden ser relativament gruixudes, cosa que facilita el maneig i la integració del sistema. Tanmateix, l'elevat gruix fa que les plaques d'ona d'ordres múltiples siguin més susceptibles als canvis de retard causats pel canvi de longitud d'ona o els canvis de temperatura ambient.
⊙Ordre zero: la placa d'ona d'ordre zero està dissenyada per donar un retard de zero ones completes sense excés, més la fracció desitjada. Per exemple, les plaques d'ona de quars d'ordre zero consisteixen en dues plaques d'ona de quars d'ordre múltiple amb els seus eixos creuats de manera que el retard efectiu sigui la diferència entre elles. La placa d'ona d'ordre zero estàndard, també coneguda com a placa d'ona d'ordre zero composta, consta de múltiples plaques d'ona del mateix material birrefringent que s'han posicionat de manera que siguin perpendiculars a l'eix òptic. La capa de múltiples plaques d'ona compensa els canvis de retard que es produeixen a les plaques d'ona individuals, millorant l'estabilitat del retard als canvis de longitud d'ona i els canvis de temperatura ambient. Les plaques d'ona d'ordre zero estàndard no milloren el canvi de retard causat per un angle d'incidència diferent. Una placa d'ona d'ordre zero veritable està formada per un sol material birrefringent que s'ha processat en una placa ultrafina que pot tenir només unes poques micres de gruix per aconseguir un nivell específic de retard a l'ordre zero. Tot i que la primesa de la placa pot dificultar la manipulació o el muntatge de la placa d'ona, les plaques d'ona d'ordre zero reals ofereixen una estabilitat de retard superior al canvi de longitud d'ona, canvi de temperatura ambient i un angle d'incidència diferent que altres plaques d'ona. Les plaques d'ona d'ordre zero mostren un millor rendiment que les plaques d'ona d'ordre múltiple. Mostren un ample de banda més ampli i una menor sensibilitat als canvis de temperatura i longitud d'ona i s'han de tenir en compte per a aplicacions més crítiques.
⊙Acromàtica: les plaques d'ona acromàtiques consisteixen en dos materials diferents que pràcticament eliminen la dispersió cromàtica. Les lents acromàtiques estàndard estan fetes de dos tipus de vidre, que es combinen per aconseguir la distància focal desitjada alhora que minimitzen o eliminen l'aberració cromàtica. Les plaques d'ona acromàtiques funcionen amb el mateix principi bàsic. Per exemple, les plaques d'ones acromàtiques estan fetes de quars cristal·lí i fluorur de magnesi per aconseguir un retard gairebé constant en una banda espectral àmplia.
⊙Super acromàtic: les plaques d'ona súper acromàtiques són un tipus especial de plaques d'ona acromàtiques que s'utilitzen per eliminar la dispersió cromàtica per a una banda d'ona molt més àmplia. Es poden utilitzar moltes plaques d'ona súper acromàtiques tant per a l'espectre visible com per a la regió NIR amb una uniformitat gairebé igual, si no millor, que les plaques d'ona acromàtiques típiques. Quan les plaques d'ona acromàtiques típiques estan fetes de quars i fluorur de magnesi de gruixos específics, les plaques d'ona súper acromàtiques utilitzen un substrat de safir addicional juntament amb quars i fluorur de magnesi. El gruix dels tres substrats es determina estratègicament per eliminar la dispersió cromàtica per a un rang més llarg de longituds d'ona.
Guia de selecció de polaritzadors
⊙Plaques ondulades d'ordre múltiple
La placa d'ones d'ordre baix (múltiple) està dissenyada per donar un retard de diverses ones completes, més la fracció desitjada. Això resulta en un únic component físicament robust amb el rendiment desitjat. Consta d'una sola placa de quars cristal·lí (nominalment de 0,5 mm de gruix). Fins i tot petits canvis en la longitud d'ona o la temperatura donaran lloc a canvis significatius en el retard fraccional desitjat. Les plaques d'ona de diversos ordres són menys cares i s'utilitzen en moltes aplicacions on l'augment de la sensibilitat no és important. Són una bona opció per utilitzar-los amb llum monocromàtica en un entorn de clima controlat, normalment s'acoblen amb un làser en un laboratori. En canvi, aplicacions com la mineralogia exploten el desplaçament cromàtic (retardència versus canvi de longitud d'ona) inherent a les plaques d'ona d'ordres múltiples.
Placa de mitja ona multi-ordre
Placa de quart d'ona multi-ordre
Una alternativa a les plaques d'ona de quars cristal·lí convencionals és la pel·lícula retardadora de polímers. Aquesta pel·lícula està disponible en diverses mides i retards i a una fracció del preu de les plaques d'ona cristal·lina. Els retardadors de pel·lícula són superiors a l'aplicació de quars cristall en termes de flexibilitat. El seu disseny polimèric prim permet tallar fàcilment la pel·lícula a la forma i la mida necessàries. Aquestes pel·lícules són ideals per utilitzar-les en aplicacions que utilitzen LCD i fibra òptica. Polymer Retarder Film també està disponible en versions acromàtiques. Tanmateix, aquesta pel·lícula té un llindar de dany baix i no s'ha d'utilitzar amb fonts de llum de gran potència com els làsers. A més, el seu ús es limita a l'espectre visible, de manera que les aplicacions UV, NIR o IR requeriran una alternativa.
Les plaques d'ona d'ordre múltiple signifiquen que el retard d'una trajectòria de la llum patirà un cert nombre de desplaçaments de longitud d'ona complets a més del retard de disseny fraccionat. El gruix de la placa d'ona d'ordres múltiples és sempre d'uns 0,5 mm. En comparació amb les plaques d'ona d'ordre zero, les plaques d'ona d'ordres múltiples són més sensibles als canvis de longitud d'ona i temperatura. No obstant això, són menys costosos i s'utilitzen àmpliament en moltes aplicacions on l'augment de la sensibilitat no és crític.
⊙Plaques Zero Order Wave
Com que el seu retard total és un petit percentatge del tipus d'ordre múltiple, el retard de les plaques d'ona d'ordre zero és molt més constant pel que fa a les variacions de temperatura i longitud d'ona. En situacions que requereixen una major estabilitat o que requereixen majors excursions de temperatura, les plaques d'ona d'ordre zero són l'opció ideal. Els exemples d'aplicació inclouen l'observació d'una longitud d'ona espectral ampliada o la presa de mesures amb un instrument utilitzat en el camp.
Placa de mitja ona d'ordre zero
Placa de quart d'ona d'ordre zero
- Una placa d'ona d'ordre zero cimentada està construïda per dues plaques de quars amb el seu eix ràpid creuat, les dues plaques estan cimentades per epoxi UV. La diferència de gruix entre les dues plaques determina el retard. Les plaques d'ona d'ordre zero ofereixen una dependència substancialment menor de la temperatura i el canvi de longitud d'ona que les plaques d'ona de diversos ordres.
- Una placa d'ona d'ordre zero amb contacte òptic està construïda per dues plaques de quars amb el seu eix ràpid creuat, les dues plaques es construeixen mitjançant un mètode de contacte òptic, el camí òptic no és epoxi.
- Una placa d'ona d'ordre zero amb espai d'aire està construïda per dues plaques de quars instal·lades en un muntatge que formen un buit d'aire entre les dues plaques de quars.
- Una veritable placa de quars d'ordre zero està feta d'una única placa de quars molt prima. Es poden oferir per si mateixes com una placa única per a aplicacions amb un llindar de dany elevat (més d'1 GW/cm2), o com una placa fina de quars cimentada sobre un substrat BK7 per proporcionar resistència per resoldre el problema de danyar-se fàcilment.
- Una placa d'ona de doble longitud d'ona d'ordre zero pot proporcionar un retard específic a dues longituds d'ona (la longitud d'ona fonamental i la segona longitud d'ona harmònica) alhora. Les plaques d'ona de doble longitud d'ona són especialment útils quan s'utilitzen juntament amb altres components sensibles a la polarització per separar feixos làser coaxials de diferents longituds d'ona. Una placa d'ona de doble longitud d'ona d'ordre zero s'utilitza àmpliament en làsers de femtosegons.
- Una placa d'ona de telecomunicacions és només una placa de quars, en comparació amb la placa d'ona d'ordre zero cimentada. S'utilitza principalment en la comunicació de fibra. Les plaques d'ona de telecomunicacions són plaques d'ona primes i compactes dissenyades específicament per satisfer els requisits exigents del component de comunicació de fibra. La placa de mitja ona es pot utilitzar per girar l'estat de polarització, mentre que la placa de quart d'ona es pot utilitzar per convertir la llum polaritzada linealment en un estat de polarització circular i viceversa. La mitja placa d'ona té uns 91 µm de gruix, la quarta placa d'ona sempre no és d'1/4 d'ona sinó d'ona 3/4, d'uns 137 µm de gruix. Aquestes plaques d'ona ultra primes garanteixen el millor ample de banda de temperatura, ample de banda d'angle i ample de banda de longitud d'ona. La petita mida d'aquestes plaques d'ona també les fa ideals per reduir la mida global del paquet del vostre disseny. Podem proporcionar mides personalitzades segons la vostra sol·licitud.
- Una placa d'ona d'ordre zero d'infrarojos mitjà està construïda per dues plaques de fluorur de magnesi (MgF2) amb el seu eix ràpid creuat, les dues plaques es construeixen mitjançant un mètode de contacte òptic, el camí òptic no és epoxi. La diferència de gruix entre les dues plaques determina el retard. Les plaques d'ona d'ordre zero d'infrarojos mitjans s'utilitzen àmpliament en aplicacions d'infrarojos, idealment per a un rang de 2,5-6,0 micres.
⊙Plaques d'ones acromàtiques
Les plaques d'ona acromàtica són similars a les plaques d'ona d'ordre zero, excepte que les dues plaques estan fetes de diferents cristalls birrefringents. A causa de la compensació de dos materials, les plaques d'ones acromàtiques són molt més constants que fins i tot les plaques d'ones d'ordre zero. Una placa d'ona acromàtica és similar a una placa d'ona d'ordre zero, excepte que les dues plaques estan fetes de diferents cristalls birrefringents. Com que la dispersió de la birrefringència de dos materials és diferent, és possible especificar els valors de retard en un ampli rang de longituds d'ona. Així, el retard serà menys sensible al canvi de longitud d'ona. Si la situació cobreix diverses longituds d'ona espectrals o una banda sencera (de violeta a vermell, per exemple), les plaques d'ona acromàtiques són les opcions ideals.
Placa d'ones acromàtiques NIR
Placa d'ones acromàtiques SWIR
Placa d'ones acromàtiques VIS
⊙Plaques d'ones súper acromàtiques
Les plaques d'ones súper acromàtiques són similars a les plaques d'ones acromàtiques, més aviat proporcionen una retardació plana en un rang de longitud d'ona de banda súper ampla. La placa d'ona acromàtica normal consta d'una placa de quars i una placa de MgF2, que només té un rang de longituds d'ona de centenars de nanòmetres. Les nostres plaques d'ona súper acromàtica estan fetes de tres materials, quars, MgF2 i safir, que poden proporcionar un retard pla en un rang de longitud d'ona més ampli.
⊙Retardadors de rombes de Fresnel
Els retardadors de rombes de Fresnel utilitzen la reflexió interna en angles específics dins de l'estructura del prisma per impartir un retard a la llum polaritzada incident. Igual que les plaques d'ones acromàtiques, poden proporcionar un retard uniforme en una àmplia gamma de longituds d'ona. Com que el retard dels retardadors de romb de Fresnel només depèn de l'índex de refracció i la geometria del material, el rang de longitud d'ona és més ampli que el de la placa d'ona acromàtica feta de cristall birrefringent. Un Single Fresnel Rhomb Retarders produeix un retard de fase de λ/4, la llum de sortida és paral·lela a la llum d'entrada, però desplaçada lateralment; Un retardador de rombes de Fresnel doble produeix un retard de fase de λ/2, està format per dos retardadors de rombes de Fresnel simples. Oferim retardadors de rombes de Fresnel BK7 estàndard, altres materials com ZnSe i CaF2 estan disponibles a petició. Aquests retardadors estan optimitzats per utilitzar-los amb aplicacions de díodes i fibra. Com que els retardadors Fresnel Rhomb funcionen en funció de la reflexió interna total, es poden utilitzar per a ús de banda ampla o acromàtic.
Retardadors de rombes de Fresnel
⊙Rotadors de polarització de quars cristal·lí
Els rotadors de polarització de quars cristal·lí són cristalls senzills de quars que giren la polarització de la llum incident independent de l'alineació entre el rotador i la polarització de la llum. A causa de l'activitat de rotació del cristall de quars natural, també es pot utilitzar com a rotadors de polarització, de manera que el pla d'entrada del feix polaritzat linealment girarà amb un angle especial determinat pel gruix del cristall de quars. Els rotadors per a dretes i esquerrans els podem oferir ara. Com que giren el pla de polarització per un angle específic, els rotadors de polarització de quars cristal·lí són una gran alternativa a les plaques d'ona i es poden utilitzar per girar tota la polarització de la llum al llarg de l'eix òptic, no només un component singular de la llum. La direcció de propagació de la llum incident ha de ser perpendicular al rotador.
Paralight Optics ofereix plaques d'ones acromàtiques, plaques d'ones súper acromàtiques, plaques d'ones d'ordre zero cimentades, plaques d'ones d'ordre zero amb contacte òptic, plaques d'ones d'ordre zero espaiades per aire, plaques d'ones d'ordre zero reals, plaques d'ones d'alta potència d'una sola placa, plaques d'ones d'ordres múltiples. , Plaques d'ona de doble longitud d'ona, plaques d'ona de doble longitud d'ona d'ordre zero, plaques d'ona de telecomunicacions, plaques d'ona d'ordre zero d'IR mitjà, retardadors de rombes de Fresnel, suports d'anells per a plaques d'ona i rotadors de polarització de quars.
Plaques Onades
Per obtenir informació més detallada sobre l'òptica de polarització o obtenir un pressupost, poseu-vos en contacte amb nosaltres.
