Yleiskatsaus
Polarisaatiooptiikkaa käytetään muuttamaan tulevan säteilyn polarisaatiotilaa. Polarisaatiooptiikkaamme kuuluvat polarisaattorit, aaltolevyt/hidastimet, depolarisaattorit, faraday-rotaattorit ja optiset isolaattorit UV-, näkyvällä tai IR-spektrialueella.
1064 nm Faraday Rotator
Vapaan tilan eristin
Tehokas Nd-YAG polarisaattori
Optisessa suunnittelussa keskitytään usein valon aallonpituuteen ja intensiteettiin, mutta huomioimatta sen polarisaatiota. Polarisaatio on kuitenkin valon tärkeä ominaisuus aallona. Valo on sähkömagneettinen aalto, ja tämän aallon sähkökenttä värähtelee kohtisuorassa etenemissuuntaan nähden. Polarisaatiotila kuvaa aallon värähtelyn suuntaa suhteessa etenemissuuntaan. Valoa kutsutaan polarisoimattomaksi, jos tämän sähkökentän suunta vaihtelee satunnaisesti ajassa. Jos valon sähkökentän suunta on hyvin määritelty, sitä kutsutaan polarisoiduksi valoksi. Yleisin polarisoidun valon lähde on laser. Riippuen siitä, miten sähkökenttä on suunnattu, luokittelemme polarisoidun valon kolmeen polarisaatiotyyppiin:
★Lineaarinen polarisaatio: värähtely ja eteneminen ovat samassa tasossa.Thelineaarisesti polarisoidun valon sähkökenttä con kaksi kohtisuoraa, amplitudiltaan yhtäläistä, lineaarista komponentteja, joissa ei ole vaihe-eroa.Tuloksena oleva valon sähkökenttä rajoittuu yhteen tasoon etenemissuunnassa.
★Pyöreäpolarisaatio: valon suunta muuttuu ajan myötä kierteisesti. Valon sähkökenttä koostuu kahdesta lineaarisesta komponentista, jotka ovat kohtisuorassa toisiaan vastaan, amplitudiltaan yhtä suuret, mutta joiden vaihe-ero on π/2. Tuloksena oleva valon sähkökenttä pyörii ympyrässä etenemissuunnan ympäri.
★Elliptinen polarisaatio: elliptisesti polarisoidun valon sähkökenttä kuvaa ellipsiä verrattuna ympyrään ympyräpolarisaatiolla. Tätä sähkökenttää voidaan pitää kahden lineaarisen komponentin yhdistelmänä, joilla on eri amplitudit ja/tai vaihe-ero, joka ei ole π/2. Tämä on polarisoidun valon yleisin kuvaus, ja ympyrä- ja lineaarinen polarisoitu valo voidaan nähdä elliptisesti polarisoidun valon erikoistapauksina.
Kaksi ortogonaalista lineaarista polarisaatiotilaa kutsutaan usein "S" ja "P",nemääritetään niiden suhteellisen suuntauksen perusteella tulotasoon nähden.P-polarisoitu valojoka värähtelee yhdensuuntaisesti tämän tason kanssa, ovat "P", kun taas s-polarisoitu valo, jonka sähkökenttä on polarisoitu kohtisuoraan tähän tasoon nähden, ovat "S".Polarisaattoritovat tärkeitä optisia elementtejä polarisaation ohjaamiseen, halutun polarisaatiotilan välittämiseen samalla kun ne heijastavat, absorboivat tai poikkeavat loput. Polarisaattorityyppejä on laaja valikoima, jokaisella on omat etunsa ja haittansa. Auttaaksemme sinua valitsemaan parhaan polarisaattorin sovellukseesi, keskustelemme polarisaattorin teknisistä tiedoista sekä polarisaattorien valintaoppaasta.
P ja S pol. määritellään niiden suhteellisen suuntauksen perusteella tulotasoon nähden
Polarisaattorin tekniset tiedot
Polarisaattorit määritellään muutamilla avainparametreilla, joista osa on ominaista polarisaatiooptiikalle. Tärkeimmät parametrit ovat:
⊙Transmissio: Tämä arvo viittaa joko lineaarisesti polarisoidun valon läpäisyyn polarisaatioakselin suunnassa tai polaroimattoman valon läpäisemiseen polarisaattorin läpi. Rinnakkaisläpäisy tarkoittaa polaroimattoman valon siirtymistä kahden polarisaattorin läpi, joiden polarisaatioakselit ovat rinnakkain, kun taas ristikkäinen läpäisy on polaroimattoman valon siirtymistä kahden polarisaattorin läpi, joiden polarisaatioakselit ovat ristissä. Ihanteellisilla polarisaattoreilla lineaarisesti polarisoidun valon läpäisy polarisaatioakselin kanssa on 100 %, rinnakkaisläpäisy on 50 % ja ristikkäinen läpäisy on 0 %. Polarisoimatonta valoa voidaan pitää p- ja s-polarisoidun valon nopeasti muuttuvana satunnaisena yhdistelmänä. Ihanteellinen lineaarinen polarisaattori lähettää vain toisen kahdesta lineaarisesta polarisaatiosta, mikä vähentää alkuperäistä polaroimatonta intensiteettiä I0puoleen, eliI = I0/2,joten rinnakkaisläpäisy (polaroimattomalle valolle) on 50 %. Lineaarisesti polarisoidulle valolle, jonka intensiteetti on I0, ideaalisen polarisaattorin I kautta kulkevaa intensiteettiä voidaan kuvata Maluksen lailla, ts.I = I0cos2Øjossa θ on tulevan lineaarisen polarisaation ja polarisaatioakselin välinen kulma. Näemme, että rinnakkaisilla akseleilla saavutetaan 100 % lähetys, kun taas 90° akseleilla, jotka tunnetaan myös ristikkäispolarisaattoreina, on 0 % siirtoa, joten ristikkäinen lähetys on 0 %. Todellisissa sovelluksissa lähetys ei kuitenkaan koskaan voisi olla täsmälleen 0 %, joten polarisaattoreille on tunnusomaista alla kuvattu ekstinktiosuhde, jota voidaan käyttää määrittämään todellinen lähetys kahden ristikkäisen polarisaattorin kautta.
⊙Ekstinktiosuhde ja polarisaatioaste: Lineaarisen polarisaattorin polarisaatioominaisuudet määritellään tyypillisesti polarisaatioasteen tai polarisaatiotehokkuuden mukaan, eli P=(T1-T2)/(T1+T2) ja sen ekstinktiosuhde, eli ρp=T2/T1jossa lineaarisesti polarisoidun valon pääläpäisevyys polarisaattorin läpi ovat T1 ja T2. T1 on maksimiläpäisy polarisaattorin läpi ja tapahtuu, kun polarisaattorin lähetysakseli on yhdensuuntainen tulevan lineaarisesti polarisoidun säteen polarisaation kanssa; T2 on minimiläpäisy polarisaattorin läpi ja tapahtuu, kun polarisaattorin siirtoakseli on kohtisuorassa tulevan lineaarisesti polarisoidun säteen polarisaatioon nähden.
Lineaarisen polarisaattorin sammutuskyky ilmaistaan usein muodossa 1 / ρp : 1. Tämä parametri vaihtelee alle 100:1:stä (eli sinulla on 100 kertaa enemmän läpäisyä P-polarisoidulle valolle kuin S-polarisoidulle valolle) edullisien levypolarisaattorien arvoon 106:1 korkealaatuisille kahtaistaittaville kiteisille polarisaattoreille. Ekstinktiosuhde vaihtelee tyypillisesti aallonpituuden ja tulokulman mukaan, ja se on arvioitava yhdessä muiden tekijöiden, kuten kustannusten, koon ja polarisoidun lähetyksen kanssa tietyssä sovelluksessa. Ekstinktiosuhteen lisäksi voimme mitata polarisaattorin suorituskykyä karakterisoimalla tehokkuutta. Polarisaatiotehokkuuden astetta kutsutaan "kontrastiksi", tätä suhdetta käytetään yleisesti harkittaessa hämärässä olevia sovelluksia, joissa intensiteettihäviöt ovat kriittisiä.
⊙Hyväksymiskulma: Hyväksymiskulma on suurin poikkeama suunnitellusta tulokulmasta, jossa polarisaattori toimii edelleen määritysten puitteissa. Useimmat polarisaattorit on suunniteltu toimimaan 0° tai 45° tulokulmassa tai Brewsterin kulmassa. Hyväksymiskulma on tärkeä kohdistuksen kannalta, mutta sillä on erityinen merkitys työskennellessä ei-kollimoidun palkin kanssa. Lankaverkolla ja dikroisilla polarisaattoreilla on suurimmat hyväksymiskulmat, jopa lähes 90°:n täysi hyväksymiskulma.
⊙Rakenne: Polarisoijia on monia muotoja ja malleja. Ohutkalvopolarisaattorit ovat ohuita kalvoja, jotka ovat samanlaisia kuin optiset suodattimet. Polarisointilevysäteenjakajat ovat ohuita, litteitä levyjä, jotka on asetettu kulmaan säteen suhteen. Polarisoiva kuution säteenjakaja koostuu kahdesta suorakulmaisesta prismasta, jotka on asennettu yhteen hypotenuusaan.
Kahtaistaitteiset polarisaattorit koostuvat kahdesta yhteen kiinnitetystä kiteisestä prismasta, joissa prismojen kulma määräytyy tietyn polarisaattorin rakenteen mukaan.
⊙Kirkas aukko: Kirkas aukko on tyypillisesti kaikkein rajoittavin kahtaistaittaville polarisaattoreille, koska optisesti puhtaiden kiteiden saatavuus rajoittaa näiden polarisaattorien kokoa. Dikroisilla polarisaattoreilla on suurimmat saatavilla olevat kirkkaat aukot, koska niiden valmistus soveltuu suurempiin kokoihin.
⊙Optisen reitin pituus: Pituusvalon täytyy kulkea polarisaattorin läpi. Tärkeää dispersion, vauriokynnysten ja tilanrajoitusten kannalta optisten reittien pituudet voivat olla merkittäviä kahtaistaitteisissa polarisaattoreissa, mutta ne ovat yleensä lyhyitä dikroisissa polarisaattoreissa.
⊙Vauriokynnys: Laservauriokynnys määräytyy käytetyn materiaalin sekä polarisaattorin rakenteen mukaan, ja kahtaistaitteisilla polarisaattoreilla on tyypillisesti korkein vauriokynnys. Sementti on usein herkin elementti laservaurioille, minkä vuoksi optisesti kosketetuilla säteenjakajilla tai ilmavälillä olevilla kahtaistaittavilla polarisaattoreilla on korkeammat vauriokynnykset.
Polarisaattorin valintaopas
Polarisaattoreita on useita tyyppejä, mukaan lukien dikroinen, kuutio, lankaverkko ja kiteinen. Mikään polarisaattorityyppi ei ole ihanteellinen jokaiseen käyttötarkoitukseen, jokaisella on omat ainutlaatuiset vahvuutensa ja heikkoutensa.
Dikroiset polarisaattorit lähettävät tietyn polarisaatiotilan samalla kun ne estävät kaikki muut. Tyypillinen rakenne koostuu yhdestä päällystetystä substraatista tai polymeeridikroisesta kalvosta, jotka on kerrostettu kahdesta lasilevystä. Kun luonnollinen säde kulkee dikroisen materiaalin läpi, yksi säteen ortogonaalisista polarisaatiokomponenteista absorboituu voimakkaasti ja toinen sammuu heikosti absorptiolla. Joten dikroista levypolarisaattoria voidaan käyttää satunnaisesti polarisoidun säteen muuntamiseen lineaarisesti polarisoiduksi säteeksi. Polarisoiviin prismiin verrattuna dikroinen levypolarisaattori tarjoaa paljon suuremman koon ja hyväksyttävän kulman. Vaikka näet korkeat ekstinktio-kustannussuhteet, rakenne rajoittaa suurteholaserien käyttöä tai korkeita lämpötiloja. Dikroisia polarisaattoreita on saatavana useissa eri muodoissa edullisista laminoiduista kalvoista tarkkoihin, kontrastipolarisaattoreihin.
Dikroiset polarisaattorit absorboivat ei-toivotun polarisaatiotilan
Polarisoivat kuutiosäteenjakajat valmistetaan yhdistämällä kaksi suorakulmaista prismaa päällystetyllä hypotenuusalla. Polarisoiva pinnoite on tyypillisesti rakennettu vuorottelevista kerroksista korkea- ja matalaindeksi materiaaleja, jotka heijastavat S-polarisoitua valoa ja läpäisevät P. Tuloksena on kaksi kohtisuoraa sädettä muodossa, joka on helppo asentaa ja kohdistaa. Polarisoivat pinnoitteet kestävät tyypillisesti suurta tehotiheyttä, mutta kuutioiden sementoimiseen käytetyt liimat voivat kuitenkin epäonnistua. Tämä vikatila voidaan poistaa optisella kosketuksella. Vaikka lähetetyn säteen kontrasti on yleensä suuri, heijastunut kontrasti on yleensä pienempi.
Lankaristikkopolarisaattoreissa on joukko mikroskooppisia lankoja lasisubstraatilla, joka läpäisee selektiivisesti P-polarisoitua valoa ja heijastaa S-polarisoitua valoa. Mekaanisen luonteen vuoksi lankaverkkopolarisaattoreissa on aallonpituuskaista, jota rajoittaa vain substraatin läpäisy, mikä tekee niistä ihanteellisia laajakaistasovelluksiin, jotka vaativat korkeakontrastista polarisaatiota.
Polarisaatio, joka on kohtisuorassa metallijohtimia vastaan, välittyy
Kiteinen polarisaattori välittää halutun polarisaation ja poikkeaa loput käyttämällä kiteisten materiaaliensa kahtaistaittavia ominaisuuksia
Kiteiset polarisaattorit käyttävät substraatin kahtaistaitteisia ominaisuuksia muuttamaan tulevan valon polarisaatiotilaa. Kahtaistaitteisilla materiaaleilla on hieman erilaiset taitekertoimet eri suuntiin polarisoidulle valolle, jolloin eri polarisaatiotilat kulkevat materiaalin läpi eri nopeuksilla.
Wollaston-polarisaattorit ovat kiteisiä polarisaattoreita, jotka koostuvat kahdesta kahtaistaittavasta suorakulmaisesta prismasta, jotka on liitetty yhteen siten, että niiden optiset akselit ovat kohtisuorassa. Lisäksi kiteisten polarisaattorien korkea vauriokynnys tekee niistä ihanteellisia lasersovelluksiin.
Wollaston polarisaattori
Paralight Opticsin laaja polarisaattorien kokoonpano sisältää polarisoivan kuutiovaiheet, korkean suorituskyvyn kaksi kanavaa PBS: tä, suuritehoisia polarisoivia kuutiovaiheet, 56 ° polarisoivat levypehmottimet, 45 ° polarisoivat levypalkkiplitterit, dikroiset levy -polarisaattorit, nanohippulat (glaanipolarisaattorit (glaanilinan polarisaattorit (glanefring -polarisaattorit, bilifrentti Taylor-polarisaattorit, Glan-laserpolarisaattorit, Glan Thompson-polarisaattorit, Wollaston-polarisaattorit, Rochon-polarisaattorit), muuttuvat pyöreät polarisaattorit ja polarisoivan säteen syrjäyttäjät/yhdistimet.
Laser Line polarisaattorit
Jos haluat lisätietoja polarisaatiooptiikasta tai pyydä tarjous, ota yhteyttä.
