Descripción general
La óptica de polarización se utiliza para cambiar el estado de polarización de la radiación incidente. Nuestras ópticas de polarización incluyen polarizadores, placas de ondas/retardadores, despolarizadores, rotadores de Faraday y aisladores ópticos en los rangos espectrales UV, visible o IR.
Las placas onduladas, también conocidas como retardadores, transmiten la luz y modifican su estado de polarización sin atenuar, desviar ni desplazar el haz. Lo hacen retardando (o retrasando) un componente de polarización con respecto a su componente ortogonal. Una placa ondulada es un elemento óptico que tiene dos ejes principales, lento y rápido, que resuelven un haz polarizado incidente en dos haces polarizados mutuamente perpendiculares. El haz emergente se recombina para formar un haz polarizado único particular. Las placas onduladas producen retardo de onda completa, media y cuarto de onda. También se les conoce como retardador o placa de retardo. En luz no polarizada, las placas onduladas equivalen a ventanas: ambas son componentes ópticos planos a través de los cuales pasa la luz.
⊙Placa de cuarto de onda: cuando se introduce luz polarizada linealmente a 45 grados con respecto al eje de una placa de cuarto de onda, la salida se polariza circularmente y viceversa.
⊙Placa de media onda: una placa de media onda hace girar la luz polarizada linealmente hacia cualquier orientación deseada. El ángulo de rotación es el doble del ángulo entre la luz polarizada incidente y el eje óptico.
Placa láser de cuarto de onda espaciada por aire de orden cero
Placa láser de media onda espaciada por aire de orden cero
Las placas onduladas son ideales para controlar y analizar el estado de polarización de la luz. Se ofrecen en tres tipos principales: orden cero, orden múltiple y acromáticos, cada uno de los cuales contiene beneficios únicos según la aplicación en cuestión. Una sólida comprensión de las terminologías y especificaciones clave ayuda a elegir la placa de ondas adecuada, sin importar cuán simple o complejo sea el sistema óptico.
Terminología y especificaciones
⊙Birrefringencia: las placas onduladas están hechas de materiales birrefringentes, más comúnmente cristal de cuarzo. Los materiales birrefringentes tienen índices de refracción ligeramente diferentes para la luz polarizada en diferentes orientaciones. Como tal, separan la luz incidente no polarizada en sus componentes paralelos y ortogonales, como se muestra en la siguiente figura.
Cristal de calcita birrefringente que separa la luz no polarizada
⊙Eje rápido y eje lento: la luz polarizada a lo largo del eje rápido encuentra un índice de refracción más bajo y viaja más rápido a través de las placas onduladas que la luz polarizada a lo largo del eje lento. El eje rápido se indica mediante un pequeño punto plano o punto en el diámetro del eje rápido de una placa ondulada desmontada, o una marca en el soporte de la celda de una placa ondulada montada.
⊙Retardo: El retardo describe el cambio de fase entre el componente de polarización proyectado a lo largo del eje rápido y el componente proyectado a lo largo del eje lento. El retardo se especifica en unidades de grados, ondas o nanómetros. Una onda completa de retardo equivale a 360°, o el número de nanómetros en la longitud de onda de interés. La tolerancia al retardo generalmente se expresa en grados, fracciones naturales o decimales de una onda completa o nanómetros. Ejemplos de especificaciones y tolerancias de retardo típicas son: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430 nm ± 2 nm.
Los valores de retardo más populares son λ/4, λ/2 y 1λ, pero otros valores pueden resultar útiles en determinadas aplicaciones. Por ejemplo, la reflexión interna de un prisma provoca un cambio de fase entre componentes que puede resultar problemático; una placa de ondas compensadora puede restaurar la polarización deseada.
⊙Orden múltiple: en placas de onda de orden múltiple, el retardo total es el retardo deseado más un número entero. La porción entera sobrante no tiene ningún efecto en el rendimiento, de la misma manera que un reloj que muestra el mediodía hoy se ve igual que uno que muestra el mediodía una semana después; aunque se le ha agregado tiempo, todavía parece igual. Aunque las placas de ondas de orden múltiple están diseñadas con un solo material birrefringente, pueden ser relativamente gruesas, lo que facilita el manejo y la integración del sistema. Sin embargo, el alto espesor hace que las placas de ondas de orden múltiple sean más susceptibles a cambios de retardo causados por cambios de longitud de onda o cambios de temperatura ambiente.
⊙Orden Cero: La placa de ondas de orden cero está diseñada para dar un retardo de ondas completas cero sin exceso, más la fracción deseada. Por ejemplo, las placas de ondas de cuarzo de orden cero constan de dos placas de ondas de cuarzo de orden múltiple con sus ejes cruzados, de modo que el retardo efectivo es la diferencia entre ellas. La placa de ondas de orden cero estándar, también conocida como placa de ondas compuesta de orden cero, consta de múltiples placas de ondas del mismo material birrefringente que se han colocado de manera que sean perpendiculares al eje óptico. La colocación de múltiples placas de ondas contrarresta los cambios de retardo que se producen en las placas de ondas individuales, mejorando la estabilidad del retardo ante los cambios de longitud de onda y los cambios de temperatura ambiente. Las placas de onda de orden cero estándar no mejoran el cambio de retardo causado por un ángulo de incidencia diferente. Una placa de onda de verdadero orden cero se compone de un único material birrefringente que se ha procesado en una placa ultrafina que puede tener solo unas pocas micras de espesor para lograr un nivel específico de retardo de orden cero. Si bien la delgadez de la placa puede dificultar el manejo o el montaje de la placa de ondas, las placas de ondas de orden cero verdadero ofrecen una estabilidad de retardo superior al cambio de longitud de onda, el cambio de temperatura ambiente y un ángulo de incidencia diferente que otras placas de ondas. Las placas de onda de orden cero muestran un mejor rendimiento que las placas de onda de orden múltiple. Muestran un ancho de banda más amplio y una menor sensibilidad a los cambios de temperatura y longitud de onda y deben considerarse para aplicaciones más críticas.
⊙Acromático: Las placas de ondas acromáticas constan de dos materiales diferentes que prácticamente eliminan la dispersión cromática. Las lentes acromáticas estándar están hechas de dos tipos de vidrio, que se combinan para lograr la distancia focal deseada y al mismo tiempo minimizar o eliminar la aberración cromática. Las placas de ondas acromáticas funcionan según el mismo principio básico. Por ejemplo, las placas de ondas acromáticas están hechas de cristal de cuarzo y fluoruro de magnesio para lograr un retardo casi constante en una amplia banda espectral.
⊙Súper acromático: Las placas de ondas súper acromáticas son un tipo especial de placa de ondas acromáticas que se utilizan para eliminar la dispersión cromática para una banda de ondas mucho más amplia. Se pueden utilizar muchas placas de ondas superacromáticas tanto para el espectro visible como para la región NIR con una uniformidad cercana, si no mejor, que las placas de ondas acromáticas típicas. Mientras que las placas de ondas acromáticas típicas están hechas de cuarzo y fluoruro de magnesio de espesores específicos, las placas de ondas superacromáticas utilizan un sustrato de zafiro adicional junto con cuarzo y fluoruro de magnesio. El espesor de los tres sustratos se determina estratégicamente para eliminar la dispersión cromática en un rango más largo de longitudes de onda.
Guía de selección de polarizador
⊙Placas de onda de orden múltiple
La placa de ondas de orden bajo (múltiples) está diseñada para dar un retardo de varias ondas completas, más la fracción deseada. Esto da como resultado un componente único y físicamente robusto con el rendimiento deseado. Consiste en una única placa de cristal de cuarzo (nominalmente de 0,5 mm de espesor). Incluso pequeños cambios en la longitud de onda o la temperatura darán como resultado cambios significativos en el retardo fraccional deseado. Las placas onduladas de órdenes múltiples son menos costosas y se utilizan en muchas aplicaciones donde las sensibilidades aumentadas no son importantes. Son una buena opción para usar con luz monocromática en un ambiente con clima controlado; generalmente se combinan con un láser en un laboratorio. Por el contrario, aplicaciones como la mineralogía explotan el cambio cromático (retraso versus cambio de longitud de onda) inherente a las placas de ondas de orden múltiple.
Placa de media onda de varios pedidos
Placa de cuarto de onda multiorden
Una alternativa a las placas onduladas de cuarzo cristalino convencionales es la película retardadora de polímero. Esta película está disponible en varios tamaños y retardos y a una fracción del precio de las placas onduladas cristalinas. Los retardadores de película son superiores al cristal de cuarzo en términos de aplicación en términos de flexibilidad. Su delgado diseño polimérico permite cortar fácilmente la película en la forma y el tamaño necesarios. Estas películas son ideales para usar en aplicaciones que utilizan LCD y fibra óptica. La película retardadora de polímero también está disponible en versiones acromáticas. Sin embargo, esta película tiene un umbral de daño bajo y no debe usarse con fuentes de luz de alta potencia como los láseres. Además, su uso se limita al espectro visible, por lo que las aplicaciones UV, NIR o IR requerirán una alternativa.
Las placas de ondas de orden múltiple significan que el retardo de una trayectoria de luz sufrirá un cierto número de cambios de longitud de onda completos además del retardo de diseño fraccionario. El espesor de la placa ondulada de orden múltiple siempre es de alrededor de 0,5 mm. En comparación con las placas de ondas de orden cero, las placas de ondas de orden múltiple son más sensibles a los cambios de longitud de onda y temperatura. Sin embargo, son menos costosos y se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones donde el aumento de la sensibilidad no es crítico.
⊙Placas de onda de orden cero
Como su retardo total es un pequeño porcentaje del tipo de orden múltiple, el retardo de las placas de ondas de orden cero es mucho más constante con respecto a las variaciones de temperatura y longitud de onda. En situaciones que requieren mayor estabilidad o mayores variaciones de temperatura, las placas de ondas de orden cero son la opción ideal. Los ejemplos de aplicación incluyen la observación de una longitud de onda espectral ampliada o la realización de mediciones con un instrumento utilizado en el campo.
Placa de media onda de orden cero
Placa de cuarto de onda de orden cero
- Una placa de ondas de orden cero cementada está construida por dos placas de cuarzo con su eje rápido cruzado, las dos placas están cementadas con epoxi UV. La diferencia de espesor entre las dos placas determina el retardo. Las placas de ondas de orden cero ofrecen una dependencia sustancialmente menor de la temperatura y el cambio de longitud de onda que las placas de ondas de orden múltiple.
- Una placa de ondas de orden cero contactada ópticamente se construye mediante dos placas de cuarzo con su eje rápido cruzado, las dos placas se construyen mediante un método de contacto óptico y la trayectoria óptica no contiene epoxi.
- Una placa de onda de orden cero espaciada por aire se construye mediante dos placas de cuarzo instaladas en un soporte que forma un espacio de aire entre las dos placas de cuarzo.
- Una verdadera placa de cuarzo de orden cero está hecha de una sola placa de cuarzo que es muy delgada. Se pueden ofrecer por sí solas como una placa única para aplicaciones con un umbral de daño alto (superior a 1 GW/cm2) o como una placa delgada de cuarzo cementada sobre un sustrato BK7 para proporcionar resistencia y resolver el problema de que se dañen fácilmente.
- Una placa de onda de doble longitud de onda de orden cero puede proporcionar un retardo específico en dos longitudes de onda (la longitud de onda fundamental y la longitud de onda del segundo armónico) al mismo tiempo. Las placas de onda de longitud de onda dual son particularmente útiles cuando se usan junto con otros componentes sensibles a la polarización para separar haces láser coaxiales de diferentes longitudes de onda. Una placa de onda de doble longitud de onda de orden cero se usa ampliamente en láseres de femtosegundo.
- Una placa de ondas de telecomunicaciones es solo una placa de cuarzo, en comparación con la placa de ondas cementadas de orden cero verdadero. Se utiliza principalmente en comunicación por fibra. Las placas de ondas de telecomunicaciones son placas de ondas delgadas y compactas diseñadas específicamente para cumplir con los exigentes requisitos de los componentes de comunicación de fibra. La placa de media onda se puede usar para rotar el estado de polarización, mientras que la placa de cuarto de onda se puede usar para convertir la luz polarizada linealmente en un estado de polarización circular y viceversa. La placa de media onda tiene aproximadamente 91 μm de espesor, la placa de cuarto de onda no siempre es de 1/4 de onda sino de 3/4 de onda, aproximadamente 137 μm de espesor. Estas placas de ondas ultradelgadas garantizan el mejor ancho de banda de temperatura, ancho de banda de ángulo y ancho de banda de longitud de onda. El pequeño tamaño de estas placas onduladas también las hace ideales para reducir el tamaño total del paquete de su diseño. Podemos proporcionar tamaños personalizados según su solicitud.
- Una placa de onda de orden cero en el infrarrojo medio está construida mediante dos placas de fluoruro de magnesio (MgF2) con su eje rápido cruzado, las dos placas se construyen mediante un método de contacto óptico y la trayectoria óptica no contiene epoxi. La diferencia de espesor entre las dos placas determina el retardo. Las placas de onda de orden cero del infrarrojo medio se utilizan ampliamente en aplicaciones de infrarrojos, idealmente para un rango de 2,5 a 6,0 micrones.
⊙Placas de ondas acromáticas
Las placas de ondas acromáticas son similares a las placas de ondas de orden cero, excepto que las dos placas están hechas de cristales birrefringentes diferentes. Debido a la compensación de dos materiales, las placas de ondas acromáticas son mucho más constantes que incluso las placas de ondas de orden cero. Una placa de ondas acromáticas es similar a una placa de ondas de orden cero, excepto que las dos placas están hechas de cristales birrefringentes diferentes. Dado que la dispersión de la birrefringencia de dos materiales es diferente, es posible especificar los valores de retardo en un amplio rango de longitudes de onda. Por tanto, el retardo será menos sensible al cambio de longitud de onda. Si la situación cubre varias longitudes de onda espectrales o una banda completa (del violeta al rojo, por ejemplo), las placas de ondas acromáticas son la opción ideal.
Placa de onda acromática NIR
Placa de onda acromática SWIR
Placa de onda acromática VIS
⊙Placas de ondas súper acromáticas
Las placas de onda súper acromática son similares a las placas de onda acromática, pero proporcionan un retardo plano en un rango de longitud de onda de banda súper ancha. La placa de ondas acromáticas normales consta de una placa de cuarzo y una placa de MgF2, que tiene solo unos pocos cientos de rangos de longitud de onda de nanómetros. Nuestras placas de ondas súper acromáticas están hechas de tres materiales: cuarzo, MgF2 y zafiro, que pueden proporcionar un retardo plano en un rango de longitud de onda más amplio.
⊙Retardadores de rombo de Fresnel
Los retardadores de rombo de Fresnel utilizan la reflexión interna en ángulos específicos dentro de la estructura del prisma para impartir un retardo a la luz polarizada incidente. Al igual que las placas de ondas acromáticas, pueden proporcionar un retardo uniforme en una amplia gama de longitudes de onda. Dado que el retardo de los retardadores de rombo de Fresnel solo depende del índice de refracción y la geometría del material, el rango de longitud de onda es más amplio que el de la placa de ondas acromática hecha de cristal birrefringente. Un retardador de rombo de Fresnel único produce un retardo de fase de λ/4, la luz de salida es paralela a la luz de entrada, pero desplazada lateralmente; Un retardador de rombo de Fresnel doble produce un retardo de fase de λ/2 y consta de dos retardadores de rombo de Fresnel simple. Proporcionamos retardadores de rombo de Fresnel BK7 estándar; otros materiales como ZnSe y CaF2 están disponibles a pedido. Estos retardadores están optimizados para su uso con aplicaciones de diodos y fibras. Debido a que los retardadores Fresnel Rhomb funcionan basándose en la reflexión interna total, se pueden utilizar para uso de banda ancha o acromático.
Retardadores de rombo de Fresnel
⊙Rotadores de polarización de cuarzo cristalino
Los rotadores de polarización de cuarzo cristalino son cristales individuales de cuarzo que rotan la polarización de la luz incidente independientemente de la alineación entre el rotador y la polarización de la luz. Debido a la actividad de rotación del cristal de cuarzo natural, también se puede utilizar como rotadores de polarización de modo que el plano de entrada del haz polarizado linealmente gire en un ángulo especial que está determinado por el espesor del cristal de cuarzo. Ahora podemos ofrecerle rotadores para diestros y zurdos. Debido a que giran el plano de polarización en un ángulo específico, los rotadores de polarización de cuarzo cristalino son una excelente alternativa a las placas onduladas y pueden usarse para rotar toda la polarización de la luz a lo largo del eje óptico, no solo un componente singular de la luz. La dirección de propagación de la luz incidente debe ser perpendicular al rotador.
Paralight Optics ofrece placas de ondas acromáticas, placas de ondas súper acromáticas, placas de ondas de orden cero cementadas, placas de ondas de orden cero con contacto óptico, placas de ondas de orden cero espaciadas por aire, placas de ondas de orden cero verdadero, placas de ondas de alta potencia de placa única, placas de ondas de orden múltiple , Placas de onda de doble longitud de onda, Placas de onda de doble longitud de onda de orden cero, Placas de onda de telecomunicaciones, Placas de onda de orden cero de IR medio, Retardadores de rombo de Fresnel, Soportes de anillo para placas de onda y Rotadores de polarización de cuarzo.
Placas onduladas
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