Přehled
Polarizační optika slouží ke změně stavu polarizace dopadajícího záření. Naše polarizační optika zahrnuje polarizátory, vlnové desky / retardéry, depolarizátory, faradayovy rotátory a optické izolátory v UV, viditelném nebo IR spektrálním rozsahu.
Faradayův rotátor 1064 nm
Izolátor volného prostoru
Vysoce výkonný Nd-YAG polarizátor
Optický design se často zaměřuje na vlnovou délku a intenzitu světla, přičemž zanedbává jeho polarizaci. Polarizace je však důležitou vlastností světla jako vlny. Světlo je elektromagnetické vlnění a elektrické pole tohoto vlnění kmitá kolmo ke směru šíření. Polarizační stav popisuje orientaci kmitání vlny ve vztahu ke směru šíření. Světlo se nazývá nepolarizované, pokud směr tohoto elektrického pole náhodně kolísá v čase. Pokud je směr elektrického pole světla dobře definován, nazývá se polarizované světlo. Nejběžnějším zdrojem polarizovaného světla je laser. Podle toho, jak je elektrické pole orientováno, rozdělujeme polarizované světlo do tří typů polarizací:
★Lineární polarizace: oscilace a šíření jsou v jedné rovině.Theelektrické pole lineárně polarizovaného světla cspočívá ve dvou kolmých, stejné amplitudy, lineární součástky, které nemají žádný fázový rozdíl.Výsledné elektrické pole světla je omezeno na jednu rovinu podél směru šíření.
★ Kruhová polarizace: orientace světla se v průběhu času mění spirálovitě. Elektrické pole světla se skládá ze dvou lineárních složek, které jsou na sebe kolmé, mají stejnou amplitudu, ale mají fázový rozdíl π/2. Výsledné elektrické pole světla rotuje v kruhu kolem směru šíření.
★Eliptická polarizace: elektrické pole elipticky polarizovaného světla popisuje elipsu, ve srovnání s kruhem kruhovou polarizací. Toto elektrické pole lze považovat za kombinaci dvou lineárních složek s různými amplitudami a/nebo fázovým rozdílem, který není π/2. Toto je nejobecnější popis polarizovaného světla a kruhové a lineární polarizované světlo lze považovat za zvláštní případy elipticky polarizovaného světla.
Dva ortogonální stavy lineární polarizace se často označují jako „S“ a „P“.onijsou definovány jejich relativní orientací k rovině dopadu.P-polarizované světlokteré osciluje rovnoběžně s touto rovinou jsou „P“, zatímco s-polarizované světlo, které má elektrické pole polarizované kolmo k této rovině, jsou „S“.Polarizátoryjsou klíčové optické prvky pro ovládání vaší polarizace, přenos požadovaného polarizačního stavu, zatímco zbytek odráží, absorbuje nebo odchyluje. Existuje široká škála typů polarizátorů, z nichž každý má své výhody a nevýhody. Abychom vám pomohli vybrat nejlepší polarizátor pro vaši aplikaci, probereme specifikace polarizátorů a také průvodce výběrem polarizátorů.
P a S pol. jsou definovány jejich relativní orientací k rovině dopadu
Specifikace polarizátoru
Polarizátory jsou definovány několika klíčovými parametry, z nichž některé jsou specifické pro polarizační optiku. Nejdůležitější parametry jsou:
⊙Transmission: Tato hodnota se vztahuje buď k prostupu lineárně polarizovaného světla ve směru polarizační osy, nebo k prostupu nepolarizovaného světla polarizátorem. Paralelní přenos je přenos nepolarizovaného světla přes dva polarizátory s jejich polarizačními osami zarovnanými paralelně, zatímco zkřížený přenos je přenos nepolarizovaného světla přes dva polarizátory se zkříženými polarizačními osami. Pro ideální polarizátory je přenos lineárně polarizovaného světla rovnoběžně s polarizační osou 100 %, paralelní přenos je 50 % a zkřížený přenos je 0 %. Nepolarizované světlo lze považovat za rychle se měnící náhodnou kombinaci p- a s-polarizovaného světla. Ideální lineární polarizátor bude přenášet pouze jednu ze dvou lineárních polarizací, čímž sníží počáteční nepolarizovanou intenzitu I0o polovinu, tj.Já=já0/2,takže paralelní přenos (pro nepolarizované světlo) je 50%. Pro lineárně polarizované světlo s intenzitou I0intenzitu přenášenou přes ideální polarizátor I lze popsat Malusovým zákonem, tzn.Já=já0cos2Økde θ je úhel mezi dopadající lineární polarizací a polarizační osou. Vidíme, že pro paralelní osy je dosaženo 100% přenosu, zatímco pro 90° osy, známé také jako zkřížené polarizátory, je přenos 0%, takže zkřížený přenos je 0%. V reálných aplikacích však přenos nikdy nemůže být přesně 0 %, proto jsou polarizátory charakterizovány extinkčním poměrem, jak je popsáno níže, který lze použít k určení skutečného přenosu přes dva zkřížené polarizátory.
⊙Extinkční poměr a stupeň polarizace: Polarizační vlastnosti lineárního polarizátoru jsou typicky definovány stupněm polarizace nebo polarizační účinnosti, tj. P=(T1-T2)/(T1+T2) a jeho extinkční poměr, tj. ρp=T2/T1kde hlavní propustnosti lineárně polarizovaného světla přes polarizátor jsou T1 a T2. T1 je maximální propustnost polarizátorem a nastává, když je osa přenosu polarizátoru rovnoběžná s polarizací dopadajícího lineárně polarizovaného paprsku; T2 je minimální propustnost polarizátorem a nastává, když je osa přenosu polarizátoru kolmá na polarizaci dopadajícího lineárně polarizovaného paprsku.
Extinkční výkon lineárního polarizátoru je často vyjádřen jako 1 / ρp : 1. Tento parametr se pohybuje od méně než 100:1 (to znamená, že máte 100krát větší propustnost pro P polarizované světlo než S polarizované světlo) pro ekonomické listové polarizátory do 106:1 pro vysoce kvalitní dvojlomné krystalické polarizátory. Poměr extinkce se typicky mění s vlnovou délkou a úhlem dopadu a musí být vyhodnocen spolu s dalšími faktory, jako je cena, velikost a polarizovaný přenos pro danou aplikaci. Kromě extinkčního poměru můžeme měřit výkon polarizátoru charakterizací účinnosti. Stupeň účinnosti polarizace se nazývá „kontrast“, tento poměr se běžně používá při zvažování aplikací se slabým osvětlením, kde jsou kritické ztráty intenzity.
⊙Úhel přijetí: Úhel přijetí je největší odchylka od konstrukčního úhlu dopadu, při které bude polarizátor stále fungovat v rámci specifikací. Většina polarizátorů je navržena tak, aby pracovala pod úhlem dopadu 0° nebo 45° nebo pod Brewsterovým úhlem. Úhel přijetí je důležitý pro vyrovnání, ale má zvláštní význam při práci s nekolimovanými paprsky. Drátěná mřížka a dichroické polarizátory mají největší úhly přijetí, až do úplného úhlu přijetí téměř 90°.
⊙Konstrukce: Polarizátory přicházejí v mnoha podobách a provedeních. Tenkovrstvé polarizátory jsou tenké filmy podobné optickým filtrům. Děliče paprsků s polarizačními deskami jsou tenké ploché desky umístěné pod úhlem k paprsku. Polarizační krychlové děliče paprsků se skládají ze dvou pravoúhlých hranolů namontovaných společně v přeponě.
Dvojlomné polarizátory se skládají ze dvou k sobě namontovaných krystalických hranolů, kde úhel hranolů je určen konkrétní konstrukcí polarizátoru.
⊙Čistá apertura: Čistá apertura je obvykle nejpřísnější pro dvojlomné polarizátory, protože dostupnost opticky čistých krystalů omezuje velikost těchto polarizátorů. Dichroické polarizátory mají největší dostupné čisté otvory, protože jejich výroba se hodí pro větší velikosti.
⊙Délka optické dráhy: Délka světla musí projít polarizátorem. Důležité pro disperzi, prahové hodnoty poškození a prostorová omezení mohou být délky optické dráhy významné u dvojlomných polarizátorů, ale u dichroických polarizátorů jsou obvykle krátké.
⊙Práh poškození: Práh poškození laseru je určen použitým materiálem a také konstrukcí polarizátoru, přičemž dvojlomné polarizátory mají obvykle nejvyšší práh poškození. Cement je často nejnáchylnější prvek k poškození laserem, a proto mají opticky kontaktované rozdělovače paprsků nebo vzduchem umístěné dvojlomné polarizátory vyšší prahové hodnoty poškození.
Průvodce výběrem polarizátoru
Existuje několik typů polarizátorů včetně dichroických, krychlových, drátěných a krystalických. Žádný typ polarizátoru není ideální pro každou aplikaci, každý má své vlastní jedinečné silné a slabé stránky.
Dichroické polarizátory vysílají určitý stav polarizace, zatímco všechny ostatní blokují. Typická konstrukce sestává z jednoho potaženého substrátu nebo polymerního dichroického filmu, sendvičových dvou skleněných desek. Když přirozený paprsek prochází dichroickým materiálem, jedna z ortogonálních polarizačních složek paprsku je silně absorbována a druhá zhasne se slabou absorpcí. Dichroický listový polarizátor lze tedy použít k převodu náhodně polarizovaného paprsku na lineárně polarizovaný paprsek. Ve srovnání s polarizačními hranoly nabízí dichroický polarizátor mnohem větší velikost a přijatelný úhel. I když uvidíte vysoký poměr extinkce k ceně, konstrukce omezuje použití pro vysoce výkonné lasery nebo vysoké teploty. Dichroické polarizátory jsou dostupné v široké škále forem, od levných laminovaných filmů až po přesné vysoce kontrastní polarizátory.
Dichroické polarizátory absorbují nežádoucí stav polarizace
Polarizační Cube Beamsplitters jsou vyrobeny spojením dvou pravoúhlých hranolů s potaženou přeponou. Polarizační povlak je typicky konstruován ze střídajících se vrstev materiálů s vysokým a nízkým indexem, které odrážejí S polarizované světlo a propouštějí P. Výsledkem jsou dva ortogonální paprsky ve formě, kterou lze snadno namontovat a zarovnat. Polarizační povlaky obvykle vydrží vysokou hustotu výkonu, avšak lepidla použitá k cementování kostek mohou selhat. Tento způsob poruchy lze eliminovat optickým kontaktováním. Zatímco typicky vidíme vysoký kontrast pro přenášený paprsek, odražený kontrast je obvykle nižší.
Polarizátory s drátěnou mřížkou obsahují řadu mikroskopických drátků na skleněném substrátu, který selektivně propouští P-polarizované světlo a odráží S-polarizované světlo. Kvůli mechanické povaze mají polarizátory s drátěnou mřížkou pásmo vlnových délek, které je omezeno pouze přenosem substrátu, což je činí ideálními pro širokopásmové aplikace vyžadující vysokou kontrastní polarizaci.
Přenáší se polarizace kolmá na kovové dráty
Krystalický polarizátor přenáší požadovanou polarizaci a zbytek odchyluje využitím dvojlomných vlastností jejich krystalických materiálů
Krystalické polarizátory využívají dvojlomné vlastnosti substrátu ke změně stavu polarizace přicházejícího světla. Dvojlomné materiály mají mírně odlišné indexy lomu světla polarizovaného v různých orientacích, což způsobuje, že různé stavy polarizace procházejí materiálem různými rychlostmi.
Polarizátory Wollaston jsou typem krystalických polarizátorů, které se skládají ze dvou dvojlomných pravoúhlých hranolů spojených dohromady tak, že jejich optické osy jsou kolmé. Navíc vysoký práh poškození krystalických polarizátorů je činí ideálními pro laserové aplikace.
Polarizátor Wollaston
Rozsáhlá řada polarizátorů Paralight Optics zahrnuje polarizační rozdělovače paprsků s krychlovými paprsky, vysoce výkonný dvoukanálový PBS, vysoce výkonné rozdělovače paprsků s polarizačními krychlovými paprsky, 56° děliče paprsků s polarizačními deskami, 45° děliče paprsků s polarizačními deskami, polarizátory s dichroickým plátem, polarizéry nanočástic, lineární polarizátor nanočástic, bilanární polarizační krystal Taylor polarizátory, laserové polarizátory Glan, polarizátory Glan Thompson, polarizátory Wollaston, polarizátory Rochon), variabilní kruhové polarizátory a přestavovače / kombinátory polarizačního paprsku.
Laserové čárové polarizátory
Pro podrobnější informace o polarizační optice nebo pro získání cenové nabídky nás prosím kontaktujte.
