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.
Vlnové desky, také známé jako retardéry, propouštějí světlo a upravují jeho polarizační stav, aniž by zeslabovaly, vychylovaly nebo přemisťovaly paprsek. Dělají to zpomalením (nebo zpožděním) jedné složky polarizace vzhledem k její ortogonální složce. Vlnová deska je optický prvek se dvěma hlavními osami, pomalou a rychlou, které rozdělují dopadající polarizovaný paprsek na dva vzájemně kolmé polarizované paprsky. Vynořující se paprsek se znovu spojí a vytvoří určitý jednotlivý polarizovaný paprsek. Vlnové desky produkují plné, poloviční a čtvrtvlny retardace. Jsou také známé jako retardér nebo retardační deska. V nepolarizovaném světle jsou vlnové desky ekvivalentní oknům – obě jsou ploché optické komponenty, kterými prochází světlo.
⊙Čtvrtvlnná deska: když je lineárně polarizované světlo na vstupu pod úhlem 45 stupňů k ose čtvrtvlnné desky, výstup je kruhově polarizován a naopak.
⊙Půlvlnná deska: Půlvlnná deska otáčí lineárně polarizované světlo do libovolné požadované orientace. Úhel rotace je dvojnásobkem úhlu mezi dopadajícím polarizovaným světlem a optickou osou.
Laserová čtvrtvlnná deska s nulovým řádem vzduchu
Laserová půlvlnová deska s nulovým řádem ve vzduchu
Vlnové desky jsou ideální pro kontrolu a analýzu stavu polarizace světla. Jsou nabízeny ve třech hlavních typech – nultý řád, vícenásobný řád a achromatický – každý obsahuje jedinečné výhody v závislosti na dané aplikaci. Dobré porozumění klíčové terminologii a specifikacím pomáhá při výběru správné vlnové desky, bez ohledu na to, jak jednoduchý nebo složitý je optický systém.
Terminologie a specifikace
⊙Dvojlom: Vlnové desky jsou vyrobeny z dvojlomných materiálů, nejčastěji křišťálového křemene. Dvojlomné materiály mají mírně odlišné indexy lomu pro světlo polarizované v různých orientacích. Jako takové rozdělují dopadající nepolarizované světlo na jeho paralelní a ortogonální složky znázorněné na následujícím obrázku.
Dvojlomný krystal kalcitu oddělující nepolarizované světlo
⊙Rychlá osa a pomalá osa: Světlo polarizované podél rychlé osy se setkává s nižším indexem lomu a šíří se vlnovými deskami rychleji než světlo polarizované podél pomalé osy. Rychlá osa je označena malým plochým bodem nebo tečkou na průměru rychlé osy nenamontované vlnové desky nebo značkou na držáku buňky namontované vlnové desky.
⊙Retardation: Retardation popisuje fázový posun mezi polarizační složkou promítanou podél rychlé osy a složkou promítanou podél pomalé osy. Retardace se udává v jednotkách stupňů, vln nebo nanometrů. Jedna plná vlna retardace odpovídá 360°, neboli počtu nanometrů na sledované vlnové délce. Tolerance retardace se typicky uvádí ve stupních, přirozených nebo desetinných zlomcích celé vlny nebo nanometrů. Příklady typických specifikací a tolerancí retardace jsou: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430nm ± 2nm.
Nejoblíbenější hodnoty retardace jsou λ/4, λ/2 a 1λ, ale v určitých aplikacích mohou být užitečné i jiné hodnoty. Například vnitřní odraz od hranolu způsobí fázový posun mezi součástmi, což může být problematické; kompenzační vlnová deska může obnovit požadovanou polarizaci.
⊙Vícenásobný řád: Ve vlnových deskách více řádů je celková retardace požadovaná retardace plus celé číslo. Přebytečná celočíselná část nemá žádný vliv na výkon, stejně jako hodiny ukazující poledne dnes vypadají stejně jako hodiny ukazující poledne o týden později – i když byl přidán čas, stále vypadají stejně. Ačkoli jsou vlnové desky s více řády navrženy pouze z jednoho dvojlomného materiálu, mohou být relativně tlusté, což usnadňuje manipulaci a integraci systému. Velká tloušťka však činí vlnové desky více řádů náchylnější k posunům zpomalení způsobeným posunem vlnové délky nebo změnami okolní teploty.
⊙Nulový řád: Vlnová deska nulového řádu je navržena tak, aby poskytovala zpomalení nulových plných vln bez přebytku plus požadovaný zlomek. Například křemenné vlnové desky nultého řádu se skládají ze dvou víceřádových křemenných vlnových desek s osami zkříženými, takže efektivní zpomalení je rozdíl mezi nimi. Standardní vlnová deska nultého řádu, také známá jako složená vlnová deska nulového řádu, se skládá z více vlnových desek ze stejného dvojlomného materiálu, které byly umístěny tak, že jsou kolmé k optické ose. Vrstvení více vlnových desek vyvažuje retardační posuny, ke kterým dochází v jednotlivých vlnových deskách, čímž se zlepšuje retardační stabilita vůči posunům vlnových délek a změnám okolní teploty. Standardní vlnové desky nultého řádu nezlepšují posun retardace způsobený jiným úhlem dopadu. Skutečná vlnová deska nultého řádu se skládá z jediného dvojlomného materiálu, který byl zpracován na ultratenkou desku, která může mít tloušťku pouze několik mikronů, aby bylo dosaženo specifické úrovně zpomalení při nulovém řádu. Zatímco tenkost desky může ztěžovat manipulaci nebo montáž vlnové desky, skutečné vlnové desky nultého řádu nabízejí vynikající stabilitu zpomalení posunu vlnové délky, změny okolní teploty a jiný úhel dopadu než jiné vlnové desky. Desky Zero Order Wave vykazují lepší výkon než víceřádové vlnové desky. Vykazují širší šířku pásma a nižší citlivost na změny teploty a vlnové délky a měly by být zvažovány pro kritičtější aplikace.
⊙Achromatické: Achromatické vlnové desky se skládají ze dvou různých materiálů, které prakticky eliminují chromatickou disperzi. Standardní achromatické čočky jsou vyrobeny ze dvou typů skla, které jsou přizpůsobeny tak, aby bylo dosaženo požadované ohniskové vzdálenosti při minimalizaci nebo odstranění chromatické aberace. Achromatické vlnové desky fungují na stejném základním principu. Například achromatické vlnové desky jsou vyrobeny z krystalického křemene a fluoridu hořečnatého, aby bylo dosaženo téměř konstantní retardace v širokém spektrálním pásmu.
⊙Super Achromatic: Super achromatické vlnové desky jsou speciálním typem achromatických vlnových desek, které se používají k odstranění chromatické disperze pro mnohem širší vlnové pásmo. Mnoho superachromatických vlnových desek lze použít jak pro viditelné spektrum, tak pro oblast NIR s téměř stejnou, ne-li lepší, uniformitou než typické achromatické vlnové desky. Tam, kde jsou typické achromatické vlnovky vyrobeny z křemene a fluoridu hořečnatého o určité tloušťce, superachromatické vlnovky využívají spolu s křemenem a fluoridem hořečnatým extra safírový substrát. Tloušťka všech tří substrátů je určena strategicky, aby se eliminovala chromatická disperze pro delší rozsah vlnových délek.
Průvodce výběrem polarizátoru
⊙Multiple Order Wave desky
Vlnová deska nízkého (vícenásobného) řádu je navržena tak, aby poskytla zpomalení několika plných vln plus požadovaný zlomek. Výsledkem je jediná, fyzicky robustní součást s požadovaným výkonem. Skládá se z jedné desky z křišťálového křemene (nominálně o tloušťce 0,5 mm). I malé změny vlnové délky nebo teploty povedou k významným změnám v požadované frakční retardaci. Víceřádové vlnové desky jsou levnější a nacházejí uplatnění v mnoha aplikacích, kde není důležitá zvýšená citlivost. Jsou dobrou volbou pro použití s monochromatickým světlem v klimaticky řízeném prostředí, obvykle jsou spojeny s laserem v laboratoři. Naproti tomu aplikace jako mineralogie využívají chromatický posun (retardance versus změna vlnové délky), který je vlastní vlnovým deskám více řádů.
Víceřádová půlvlnná deska
Víceřádová čtvrtvlnná deska
Alternativou ke konvenčním krystalickým křemenným vlnovým deskám je Polymer Retarder Film. Tato fólie je k dispozici v několika velikostech a retardacích a za zlomek ceny krystalických vlnových desek. Filmové retardéry jsou lepší než křišťálový křemen z hlediska flexibility. Jejich tenký polymerní design umožňuje snadné řezání fólie na požadovaný tvar a velikost. Tyto fólie jsou ideální pro použití v aplikacích, které používají LCD a vláknová optika. Polymerová retardační fólie je k dispozici také v achromatických verzích. Tato fólie má však nízký práh poškození a neměla by se používat s vysoce výkonnými světelnými zdroji, jako jsou lasery. Navíc je jeho použití omezeno na viditelné spektrum, takže UV, NIR nebo IR aplikace budou vyžadovat alternativu.
Vlnové desky s více řády znamenají, že zpomalení dráhy světla podstoupí určitý počet posunů celé vlnové délky navíc k dílčímu konstrukčnímu zpomalení. Tloušťka víceřádové vlnové desky je vždy kolem 0,5 mm. V porovnání s vlnovými deskami nultého řádu jsou vlnové desky více řádů citlivější na změny vlnové délky a teploty. Jsou však levnější a široce používané v mnoha aplikacích, kde zvýšená citlivost není kritická.
⊙Desky Zero Order Wave
Protože jejich celková retardace je malé procento typu víceřádového typu, je zpoždění pro vlnové desky nultého řádu mnohem konstantnější s ohledem na změny teploty a vlnové délky. V situacích vyžadujících větší stabilitu nebo větších teplotních výkyvů jsou ideální volbou vlnové desky nultého řádu. Příklady aplikací zahrnují pozorování rozšířené spektrální vlnové délky nebo měření pomocí přístroje používaného v terénu.
Půlvlnná deska nulového řádu
Čtvrtvlnná deska nulového řádu
- Cementovaná vlnová deska nultého řádu je konstruována ze dvou křemenných desek s jejich rychlou osou zkříženou, dvě desky jsou tmeleny UV epoxidem. Rozdíl v tloušťce mezi dvěma deskami určuje retardaci. Vlnové desky nultého řádu nabízejí podstatně nižší závislost na teplotě a změně vlnové délky než víceřádové vlnové desky.
- Opticky kontaktovaná vlnová deska nultého řádu je konstruována ze dvou křemenných desek s jejich rychlou osou zkříženou, dvě desky jsou konstruovány metodou optického kontaktu, optická dráha je bez epoxidu.
- Vzduchem rozmístěná vlnová deska nultého řádu je konstruována ze dvou křemenných desek instalovaných v držáku tvořícím vzduchovou mezeru mezi dvěma křemennými deskami.
- Skutečná křemenná deska nultého řádu je vyrobena z jedné křemenné desky, která je velmi tenká. Mohou být nabízeny buď samostatně jako samostatná deska pro aplikace s vysokým prahem poškození (větší než 1 GW/cm2), nebo jako cementovaná tenká křemenná deska na substrátu BK7 pro zajištění pevnosti, aby se vyřešil problém snadného poškození.
- Deska s dvojitou vlnovou délkou nulového řádu může poskytnout specifickou retardaci na dvou vlnových délkách (základní vlnová délka a druhá harmonická vlnová délka) současně. Vlnové desky se dvěma vlnovými délkami jsou zvláště užitečné, když se používají ve spojení s jinými součástmi citlivými na polarizaci k oddělení koaxiálních laserových paprsků různých vlnových délek. Dvouvlnná vlnová deska nultého řádu je široce používána ve femtosekundových laserech.
- Telekomunikační vlnová deska je pouze jedna křemenná deska, ve srovnání s cementovanou skutečnou vlnovou deskou nultého řádu. Používá se hlavně ve vláknové komunikaci. Telecom waveplates jsou tenké a kompaktní vlnové desky speciálně navržené tak, aby splňovaly náročné požadavky na komunikační komponenty pro vlákna. Půlvlnnou desku lze použít pro rotaci polarizačního stavu, zatímco čtvrtvlnnou desku lze použít k přeměně lineárně polarizovaného světla do stavu kruhové polarizace a naopak. Půlvlnná deska má tloušťku asi 91 μm, čtvrtvlnná deska není vždy 1/4 vlna, ale 3/4 vlna, tloušťka asi 137 μm. Tyto ultratenké vlnové desky zajišťují nejlepší šířku pásma teploty, šířku pásma úhlu a šířku pásma vlnové délky. Malá velikost těchto vlnových desek je také činí ideálními pro zmenšení celkové velikosti balení vašeho designu. Můžeme poskytnout vlastní velikosti podle vašeho požadavku.
- Střední infračervená vlnová deska nultého řádu je konstruována ze dvou desek s fluoridem hořečnatým (MgF2) s jejich rychlou osou zkříženou, dvě desky jsou konstruovány metodou optického kontaktu, optická dráha je bez epoxidu. Rozdíl v tloušťce mezi dvěma deskami určuje retardaci. Střední infračervené vlnové desky nultého řádu se široce používají v infračervených aplikacích, ideálně pro rozsah 2,5-6,0 mikronů.
⊙Achromatické vlnové desky
Achromatické vlnové desky jsou podobné vlnovým deskám nultého řádu kromě toho, že tyto dvě desky jsou vyrobeny z různých dvojlomných krystalů. Díky kompenzaci dvou materiálů jsou achromatické vlnové desky mnohem konstantnější než dokonce vlnové desky nultého řádu. Achromatická vlnová deska je podobná vlnové desce nultého řádu kromě toho, že dvě desky jsou vyrobeny z různých dvojlomných krystalů. Protože rozptyl dvojlomu dvou materiálů je odlišný, je možné specifikovat hodnoty zpomalení v širokém rozsahu vlnových délek. Takže retardace bude méně citlivá na změnu vlnové délky. Pokud situace pokrývá několik spektrálních vlnových délek nebo celé pásmo (například od fialové po červenou), jsou ideální volbou achromatické vlnové desky.
NIR achromatická vlnová deska
SWIR achromatická vlnová deska
VIS achromatická vlnová deska
⊙Desky Super Achromatic Wave
Desky Super Achromatic Wave jsou podobné deskám s achromatickou vlnou, spíše poskytují plochou retardaci v super širokopásmovém rozsahu vlnových délek. Normální achromatická vlnová deska se skládá z jedné křemenné desky a jedné desky MgF2, která má rozsah vlnových délek jen několik stovek nanometrů. Naše superachromatické vlnové desky jsou vyrobeny ze tří materiálů, křemene, MgF2 a safíru, které mohou poskytnout plošnou retardaci v širším rozsahu vlnových délek.
⊙Fresnel Rhomb retardéry
Fresnelovy kosočtverečné zpomalovače využívají vnitřní odraz ve specifických úhlech uvnitř hranolové struktury, aby zpomalily dopadající polarizované světlo. Stejně jako desky Achromatic Wave mohou poskytovat rovnoměrné zpomalení v širokém rozsahu vlnových délek. Vzhledem k tomu, že retardace Fresnelových kosočtverečných zpomalovačů závisí pouze na indexu lomu a geometrii materiálu, je rozsah vlnových délek širší než u achromatických vlnových desek vyrobených z dvojlomného krystalu. Jediný Fresnelův kosočtverečný zpomalovač vytváří fázovou retardaci λ/4, výstupní světlo je paralelní se vstupním světlem, ale příčně posunuté; Dvojitý Fresnelův kosočtverečný zpomalovač vytváří fázovou retardaci λ/2, skládá se ze dvou jednoduchých Fresnelových kosočtvercových zpomalovačů. Poskytujeme standardní zpomalovače Fresnel Rhomb Retarders BK7, další materiály jako ZnSe a CaF2 jsou k dispozici na vyžádání. Tyto retardéry jsou optimalizovány pro použití s diodovými a vláknovými aplikacemi. Protože Fresnelův kosočtverec funguje na základě úplného vnitřního odrazu, lze je použít pro širokopásmové nebo achromatické použití.
Fresnel Rhomb retardéry
⊙Polarizační rotátory krystalického křemene
Krystalické křemenné polarizační rotátory jsou monokrystaly křemene, které otáčejí polarizaci dopadajícího světla nezávisle na zarovnání mezi rotátorem a polarizací světla. Díky rotační aktivitě přírodního křemenného krystalu jej lze také použít jako polarizační rotátory, takže rovina vstupního lineárně polarizovaného paprsku bude natočena pod speciálním úhlem, který je určen tloušťkou křemenného krystalu. Levotočivé i pravotočivé rotátory u nás nabízíme již nyní. Protože rotují polarizační rovinu o specifický úhel, jsou krystalické křemenné polarizační rotátory skvělou alternativou k vlnovým deskám a lze je použít k otočení celé polarizace světla podél optické osy, nejen jednotlivé složky světla. Směr šíření dopadajícího světla musí být kolmý k rotátoru.
Paralight Optics nabízí achromatické vlnové desky, superachromatické vlnové desky, cementované vlnové desky s nulovým řádem, opticky kontaktované vlnové desky s nulovým řádem, vlnové desky s nulovým řádem ve vzduchovém prostoru, vlnové desky se skutečným nulovým řádem, jednodeskové vysokovýkonné vlnové desky, víceřádové vlnové desky , vlnové destičky s dvojitou vlnovou délkou, destičky s vlnovou délkou nulového řádu, destičky s vlnovou délkou Telecom, destičky s vlnovou délkou středního IR záření, zpomalovače Fresnel Rhomb, prstencové držáky pro vlnové destičky a křemenné polarizační rotátory.
Vlnové desky
Pro podrobnější informace o polarizační optice nebo pro získání cenové nabídky nás prosím kontaktujte.
