Oversigt
Polarisationsoptik bruges til at ændre polariseringstilstanden for indfaldende stråling. Vores polarisationsoptik inkluderer polarisatorer, bølgeplader / retardere, depolarisatorer, faraday-rotatorer og optiske isolatorer over UV-, synlige eller IR-spektralområder.
1064 nm Faraday Rotator
Frirums isolator
High Power Nd-YAG Polarisator
Optisk design fokuserer ofte på lysets bølgelængde og intensitet, mens dets polarisering ignoreres. Polarisering er imidlertid en vigtig egenskab ved lys som en bølge. Lys er en elektromagnetisk bølge, og denne bølges elektriske felt svinger vinkelret på udbredelsesretningen. Polarisationstilstand beskriver orienteringen af bølgens oscillation i forhold til udbredelsesretningen. Lys kaldes upolariseret, hvis retningen af dette elektriske felt svinger tilfældigt i tid. Hvis retningen af det elektriske lysfelt er veldefineret, kaldes det polariseret lys. Den mest almindelige kilde til polariseret lys er en laser. Afhængigt af hvordan det elektriske felt er orienteret, klassificerer vi polariseret lys i tre typer af polariseringer:
★Lineær polarisering: Oscillationen og udbredelsen er i et enkelt plan.Theelektrisk felt af lineært polariseret lys consists af to vinkelrette, lige i amplitude, lineære komponenter, der ikke har nogen faseforskel.Det resulterende elektriske lysfelt er begrænset til et enkelt plan langs udbredelsesretningen.
★Cirkulær polarisering: lysets orientering ændres over tid på en spiralformet måde. Lysets elektriske felt består af to lineære komponenter, der er vinkelrette på hinanden, lige i amplitude, men har en faseforskel på π/2. Det resulterende elektriske lysfelt roterer i en cirkel omkring udbredelsesretningen.
★Elliptisk polarisering: det elektriske felt af elliptisk polariseret lys beskriver en ellipse, sammenlignet med en cirkel ved cirkulær polarisering. Dette elektriske felt kan betragtes som kombinationen af to lineære komponenter med forskellige amplituder og/eller en faseforskel, der ikke er π/2. Dette er den mest generelle beskrivelse af polariseret lys, og cirkulært og lineært polariseret lys kan ses som særlige tilfælde af elliptisk polariseret lys.
De to ortogonale lineære polarisationstilstande omtales ofte som "S" og "P",deer defineret ved deres relative orientering i forhold til indfaldsplanet.P-polariseret lysder oscillerer parallelt med dette plan er "P", mens s-polariseret lys, der har et elektrisk felt polariseret vinkelret på dette plan, er "S".Polarisatorerer vigtige optiske elementer til at kontrollere din polarisering, transmittere en ønsket polarisationstilstand, mens du reflekterer, absorberer eller afviger resten. Der er en bred vifte af polarisatortyper, hver med sine egne fordele og ulemper. For at hjælpe dig med at vælge den bedste polarisator til din applikation vil vi diskutere polarisatorspecifikationer samt en guide til valg af polarisator.
P og S pol. er defineret ved deres relative orientering i forhold til indfaldsplanet
Polarisator specifikationer
Polarisatorer er defineret af nogle få nøgleparametre, hvoraf nogle er specifikke for polarisationsoptik. De vigtigste parametre er:
⊙Transmission: Denne værdi refererer enten til transmissionen af lineært polariseret lys i retning af polarisationsaksen eller til transmissionen af upolariseret lys gennem polarisatoren. Parallel transmission er transmissionen af upolariseret lys gennem to polarisatorer med deres polarisationsakser justeret parallelt, mens krydset transmission er transmissionen af upolariseret lys gennem to polarisatorer med deres polarisationsakser krydset. For ideelle polarisatorer er transmission af lineært polariseret lys parallelt med polarisationsaksen 100%, parallel transmission er 50% og krydstransmission er 0%. Upolariseret lys kan betragtes som en hurtigt varierende tilfældig kombination af p- og s-polariseret lys. En ideel lineær polarisator vil kun transmittere en af de to lineære polarisationer, hvilket reducerer den oprindelige upolariserede intensitet I0med halvdelen, dvs.jeg=jeg0/2,så parallel transmission (for upolariseret lys) er 50%. Til lineært polariseret lys med intensitet I0, intensiteten transmitteret gennem en ideel polarisator, I, kan beskrives ved Malus' lov, dvs.jeg=jeg0cos2Øhvor θ er vinklen mellem den indfaldende lineære polarisation og polarisationsaksen. Vi ser, at for parallelle akser opnås 100% transmission, mens der for 90° akser, også kendt som krydsede polarisatorer, er 0% transmission, så krydset transmission er 0%. Men i applikationer i den virkelige verden kunne transmissionen aldrig være nøjagtig 0 %, derfor er polarisatorer karakteriseret ved et ekstinktionsforhold som beskrevet nedenfor, som kan bruges til at bestemme den faktiske transmission gennem to krydsede polarisatorer.
⊙Ekstinktionsforhold og polariseringsgrad: De polariserende egenskaber af en lineær polarisator er typisk defineret af graden af polarisering eller polarisationseffektivitet, dvs. P=(T1-T2)/(T1+T2) og dets ekstinktionsforhold, dvs. ρp=T2/T1hvor hovedtransmittanserne af det lineært polariserede lys gennem en polarisator er T1 og T2. T1 er den maksimale transmission gennem polarisatoren og forekommer, når transmissionsaksen for polarisatoren er parallel med polarisationen af den indfaldende lineært polariserede stråle; T2 er den minimale transmission gennem polarisatoren og forekommer, når transmissionsaksen for polarisatoren er vinkelret på polariseringen af den indfaldende lineært polariserede stråle.
Ekstinktionsydelsen for en lineær polarisator udtrykkes ofte som 1 / ρp : 1. Denne parameter går fra mindre end 100:1 (hvilket betyder, at du har 100 gange mere transmission for P-polariseret lys end S-polariseret lys) for økonomiske arkpolarisatorer til 106:1 til dobbeltbrydende krystallinske polarisatorer af høj kvalitet. Ekstinktionsforholdet varierer typisk med bølgelængde og indfaldsvinkel og skal evalueres sammen med andre faktorer som omkostninger, størrelse og polariseret transmission for en given applikation. Ud over ekstinktionsforhold kan vi måle ydeevnen af en polarisator ved at karakterisere effektiviteten. Graden af polarisationseffektivitet kaldes "kontrast", dette forhold bruges almindeligvis, når man overvejer applikationer med lavt lys, hvor intensitetstab er kritiske.
⊙Acceptvinklen: Acceptationsvinklen er den største afvigelse fra designets indfaldsvinkel, ved hvilken polarisatoren stadig vil fungere inden for specifikationerne. De fleste polarisatorer er designet til at arbejde ved en indfaldsvinkel på 0° eller 45° eller ved Brewsters vinkel. Godkendelsesvinklen er vigtig for justering, men har særlig betydning, når der arbejdes med ikke-kollimerede bjælker. Trådgitter og dikroiske polarisatorer har de største acceptvinkler, op til en fuld acceptvinkel på næsten 90°.
⊙Konstruktion: Polarisatorer kommer i mange former og designs. Tyndfilmspolarisatorer er tynde film, der ligner optiske filtre. Polariserende pladestråledelere er tynde, flade plader placeret i en vinkel i forhold til strålen. Polariserende terningstrålesplittere består af to retvinklede prismer monteret sammen ved hypotenusen.
Dobbeltbrydende polarisatorer består af to krystallinske prismer monteret sammen, hvor vinklen på prismerne bestemmes af det specifikke polarisatordesign.
⊙Klar blænde: Den klare blænde er typisk mest restriktiv for dobbeltbrydende polarisatorer, da tilgængeligheden af optisk rene krystaller begrænser størrelsen af disse polarisatorer. Dichroic polarisatorer har de største tilgængelige klare åbninger, da deres fremstilling egner sig til større størrelser.
⊙Optisk vejlængde: Længdelyset skal rejse gennem polarisatoren. Vigtigt for spredning, skadetærskler og pladsbegrænsninger kan optiske vejlængder være betydelige i dobbeltbrydende polarisatorer, men er normalt korte i dikroiske polarisatorer.
⊙Skadetærskel: Laserskadetærsklen bestemmes af det anvendte materiale samt polarisatordesignet, hvor dobbeltbrydende polarisatorer typisk har den højeste skadetærskel. Cement er ofte det mest modtagelige element for laserskader, hvilket er grunden til, at optisk berørte strålesplittere eller dobbeltbrydende polarisatorer med luftafstand har højere skadetærskler.
Guide til valg af polarisator
Der er flere typer polarisatorer, herunder dikroisk, terning, trådnet og krystallinsk. Ingen polarisatortype er ideel til enhver applikation, hver har sine egne unikke styrker og svagheder.
Dichroic polarisatorer transmitterer en specifik polarisationstilstand, mens de blokerer alle andre. Typisk konstruktion består af et enkelt belagt substrat eller polymer dikroisk film, indlagt to glasplader. Når en naturlig stråle transmitterer gennem det dikroiske materiale, absorberes en af strålens ortogonale polarisationskomponent kraftigt, og den anden går ud med en svag absorption. Så dikroisk arkpolarisator kan bruges til at konvertere tilfældigt polariseret stråle til lineært polariseret stråle. Sammenlignet med polariserende prismer, tilbyder dikroisk arkpolarisator en meget større størrelse og acceptabel vinkel. Selvom du vil se høje forhold mellem udryddelse og omkostninger, begrænser konstruktionen brugen af højeffektlasere eller høje temperaturer. Dichroic polarisatorer er tilgængelige i en bred vifte af former, lige fra lavpris lamineret film til præcision højkontrast polarisatorer.
Dichroic polarisatorer absorberer den uønskede polarisationstilstand
Polarizing Cube Beamsplitters er lavet ved at forbinde to retvinklede prismer med en belagt hypotenus. Den polariserende belægning er typisk opbygget af skiftende lag af høj- og lavindeksmaterialer, der reflekterer S-polariseret lys og transmitterer P. Resultatet er to ortogonale stråler i en form, der er let at montere og justere. De polariserende belægninger kan typisk modstå høj effekttæthed, men de klæbemidler, der bruges til at cementere kuberne, kan svigte. Denne fejltilstand kan elimineres ved optisk kontakt. Mens vi typisk ser høj kontrast for transmitteret stråle, er den reflekterede kontrast normalt lavere.
Trådgitterpolarisatorer har en række mikroskopiske ledninger på et glassubstrat, som selektivt transmitterer P-polariseret lys og reflekterer S-polariseret lys. På grund af den mekaniske natur har trådnetpolarisatorer et bølgelængdebånd, der kun er begrænset af transmissionen af substratet, hvilket gør dem ideelle til bredbåndsanvendelser, der kræver polarisering med høj kontrast.
Polarisering vinkelret på de metalliske ledninger overføres
Krystallinsk polarisator transmitterer en ønsket polarisering og afviger resten ved at bruge dobbeltbrydende egenskaber af deres krystallinske materialer
Krystallinske polarisatorer udnytter substratets dobbeltbrydende egenskaber til at ændre polarisationstilstanden af det indkommende lys. Dobbeltbrydende materialer har lidt forskellige brydningsindekser for lys polariseret i forskellige orienteringer, hvilket får de forskellige polarisationstilstande til at rejse gennem materialet med forskellige hastigheder.
Wollaston polarisatorer er en type krystallinske polarisatorer, der består af to dobbeltbrydende retvinklede prismer cementeret sammen, så deres optiske akser er vinkelrette. Derudover gør høj skadestærskel for krystallinske polarisatorer dem ideelle til laserapplikationer.
Wollaston Polarisator
Paralight Optics omfattende sortiment af polarisatorer inkluderer polariserende terningstrålesplittere, højtydende to-kanals PBS, højeffekt polariserende terningstrålesplittere, 56° polariserende pladestrålesplittere, 45° polariserende pladestrålesplittere, Dichroic Sheet Polarisatorer, Nanopartikel lineære polarisatorer eller G Crystallline Birefringens (G). Taylor-polarisatorer, Glan-laserpolarisatorer, Glan Thompson-polarisatorer, Wollaston-polarisatorer, Rochon-polarisatorer), variable cirkulære polarisatorer og polariserende stråleforskydninger/kombinere.
Laser linje polarisatorer
For mere detaljeret information om polarisationsoptik eller få et tilbud, kontakt os venligst.
