Yleiskatsaus
Polarisaatiooptiikkaa käytetään muuttamaan tulevan säteilyn polarisaatiotilaa. Polarisaatiooptiikkaamme kuuluvat polarisaattorit, aaltolevyt/hidastimet, depolarisaattorit, Faraday-rotaattorit ja optiset isolaattorit UV-, näkyvällä tai IR-spektrialueella.
Aaltolevyt, jotka tunnetaan myös nimellä hidastimet, lähettävät valoa ja muokkaavat sen polarisaatiotilaa vaimentamatta, poikkeamatta tai siirtämättä sädettä. He tekevät tämän hidastamalla (tai viivyttämällä) yhtä polarisaation komponenttia suhteessa sen ortogonaaliseen komponenttiin. Aaltolevy on optinen elementti, jolla on kaksi pääakselia, hidas ja nopea, jotka erottavat tulevan polarisoidun säteen kahdeksi keskenään kohtisuoraksi polarisoiduksi säteeksi. Esiin tuleva säde yhdistyy uudelleen muodostaen tietyn yksittäisen polarisoidun säteen. Aaltolevyt tuottavat täys-, puoli- ja neljännesaallot. Ne tunnetaan myös hidastimena tai hidastuslevynä. Polarisoimattomassa valossa aaltolevyt vastaavat ikkunoita – ne ovat molemmat litteitä optisia komponentteja, joiden läpi valo kulkee.
⊙Neljännesaaltolevy: kun lineaarisesti polarisoitua valoa syötetään 45 asteen kulmassa neljännesaaltolevyn akseliin nähden, lähtö on ympyräpolarisoitua ja päinvastoin.
⊙Puoliaaltolevy: Puoliaaltolevy pyörittää lineaarisesti polarisoitua valoa haluttuun suuntaan. Kiertokulma on kaksi kertaa tulevan polarisoidun valon ja optisen akselin välinen kulma.
Laser Zero Order Air-Spaced Quarter Wave -levy
Laser Zero Order Air-Spaced Half-Wave levy
Aaltolevyt ovat ihanteellisia valon polarisaatiotilan ohjaamiseen ja analysointiin. Niitä tarjotaan kolmea päätyyppiä – nollajärjestys, monikertaisuus ja akromaattinen – joista jokaisella on ainutlaatuisia etuja kulloisenkin sovelluksen mukaan. Keskeisten terminologioiden ja spesifikaatioiden vahva ymmärtäminen auttaa oikean aaltolevyn valinnassa, olipa optinen järjestelmä kuinka yksinkertainen tai monimutkainen tahansa.
Terminologia ja tekniset tiedot
⊙Kahtaistaitteisuus: Aaltolevyt on valmistettu kahtaistaittavista materiaaleista, yleisimmin kristallikvartsista. Kahtaistaitteisilla materiaaleilla on hieman erilaiset taitekertoimet eri suuntiin polarisoidulle valolle. Sellaisenaan ne erottavat tulevan polaroimattoman valon sen rinnakkaisiin ja kohtisuoraan komponentteihin, jotka on esitetty seuraavassa kuvassa.
Kahtaistaittava kalsiittikiteitä erottava polaroimaton valo
⊙Nopea akseli ja hidas akseli: Nopeaa akselia pitkin polarisoitu valo kohtaa alhaisemman taitekertoimen ja kulkee nopeammin aaltolevyjen läpi kuin hitaan akselin polarisoitunut valo. Nopea akseli on merkitty pienellä litteällä pisteellä tai pisteellä asentamattoman aaltolevyn nopean akselin halkaisijassa tai merkillä asennetun aaltolevyn kennokiinnikkeessä.
⊙Hidastaminen: Hidastus kuvaa vaihesiirtoa nopeaa akselia pitkin projisoidun polarisaatiokomponentin ja hitaalle akselille projisoidun komponentin välillä. Hidastus määritellään asteina, aaltoina tai nanometreinä. Yksi täysi hidastusaalto vastaa 360°:ta tai nanometrien lukumäärää kiinnostavalla aallonpituudella. Hidastumistoleranssi ilmoitetaan tyypillisesti asteina, täyden aallon luonnollisina tai desimaaliosina tai nanometreinä. Esimerkkejä tyypillisistä hidastusmäärityksistä ja toleransseista ovat: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003 λ, λ/2 ± 1°, 430 nm ± 2 nm.
Suosituimmat hidastusarvot ovat λ/4, λ/2 ja 1λ, mutta muut arvot voivat olla hyödyllisiä tietyissä sovelluksissa. Esimerkiksi sisäinen heijastus prismasta aiheuttaa vaihesiirtymän komponenttien välillä, mikä voi olla ongelmallista; kompensoiva aaltolevy voi palauttaa halutun polarisaation.
⊙Multiple Order: Usean järjestyksen aaltolevyissä kokonaishidastus on haluttu hidastus plus kokonaisluku. Ylimääräisellä kokonaislukuosuudella ei ole vaikutusta suorituskykyyn, samalla tavalla kuin kello, joka näyttää tänään puoltapäivää, näyttää samalta kuin kello, joka näyttää puolta päivää viikon kuluttua – vaikka aika on lisätty, se näyttää silti samalta. Vaikka usean tilauksen aaltolevyt on suunniteltu vain yhdestä kahtaistaittavasta materiaalista, ne voivat olla suhteellisen paksuja, mikä helpottaa käsittelyä ja järjestelmän integrointia. Suuri paksuus tekee kuitenkin usean järjestyksen aaltolevyistä alttiimpia aallonpituuden tai ympäristön lämpötilan muutosten aiheuttamille hidastussiirtymille.
⊙Nollajärjestys: Nollakertainen aaltolevy on suunniteltu antamaan hidastus nollasta täydestä aallosta ilman ylimäärää plus haluttu osuus. Esimerkiksi Zero Order Quartz Wave -levyt koostuvat kahdesta usean asteen kvartsiaaltolevystä, joiden akselit ovat ristikkäin siten, että tehollinen hidastus on niiden välinen ero. Tavallinen nolla-asteen aaltolevy, joka tunnetaan myös yhdistetynä nolla-asteen aaltolevynä, koostuu useista samaa kahtaistaittavasta materiaalista olevista aaltolevyistä, jotka on sijoitettu siten, että ne ovat kohtisuorassa optiseen akseliin nähden. Useiden aaltolevyjen kerrostaminen tasapainottaa yksittäisissä aaltolevyissä tapahtuvia hidastussiirtymiä, mikä parantaa hidastusstabiilisuutta aallonpituusmuutoksille ja ympäristön lämpötilan muutoksille. Normaalit nolla-asteen aaltolevyt eivät paranna eri tulokulman aiheuttamaa hidastussiirtymää. True nollan asteen aaltolevy koostuu yhdestä kahtaistaittavasta materiaalista, joka on prosessoitu erittäin ohueksi levyksi, joka voi olla vain muutaman mikronin paksuinen, jotta saavutettaisiin tietty hidastustaso nollaasteikolla. Vaikka levyn ohuus voi vaikeuttaa aaltolevyn käsittelyä tai asentamista, todelliset nolla-asteen aaltolevyt tarjoavat erinomaisen hidastusvakauden aallonpituuden muutokseen, ympäristön lämpötilan muutokseen ja erilaisen tulokulman kuin muut aaltolevyt. Zero Order Wave -levyt näyttävät paremman suorituskyvyn kuin usean järjestyksen aaltolevyt. Niillä on laajempi kaistanleveys ja pienempi herkkyys lämpötilan ja aallonpituuden muutoksille, ja niitä tulisi harkita kriittisemmissä sovelluksissa.
⊙Akromaattinen: Akromaattiset aaltolevyt koostuvat kahdesta eri materiaalista, jotka käytännössä eliminoivat kromaattisen dispersion. Vakioakromaattiset linssit on valmistettu kahdesta lasityypistä, jotka on sovitettu yhteen halutun polttovälin saavuttamiseksi ja samalla minimoimalla tai poistamalla kromaattista aberraatiota. Akromaattiset aaltolevyt toimivat samalla perusperiaatteella. Esimerkiksi akromaattiset aaltolevyt on valmistettu kidekvartsista ja magnesiumfluoridista, jotta saavutetaan lähes jatkuva hidastuminen laajalla spektrikaistalla.
⊙Superakromaattiset: Superakromaattiset aaltolevyt ovat erikoistyyppisiä akromaattisia aaltolevyjä, joita käytetään poistamaan kromaattinen dispersio paljon laajemmalla aaltokaistalla. Monia superakromaattisia aaltolevyjä voidaan käyttää sekä näkyvälle spektrille että NIR-alueelle lähes samalla, ellei paremmalla yhdenmukaisuudella kuin tyypilliset akromaattiset aaltolevyt. Kun tyypilliset akromaattiset aaltolevyt on valmistettu tietyn paksuisesta kvartsista ja magnesiumfluoridista, superakromaattisissa aaltolevyissä käytetään ylimääräistä safiirialustaa kvartsin ja magnesiumfluoridin ohella. Kaikkien kolmen substraatin paksuus määritetään strategisesti kromaattisen dispersion eliminoimiseksi pidemmällä aallonpituusalueella.
Polarisaattorin valintaopas
⊙Useita tilauslevyjä
Matalan (moninkertaisen) kertaluvun aaltolevy on suunniteltu antamaan useiden täysien aaltojen hidastus plus haluttu osuus. Tämä johtaa yhteen, fyysisesti kestävään komponenttiin, jolla on haluttu suorituskyky. Se koostuu yhdestä kristallikvartsilevystä (nimellispaksuus 0,5 mm). Pienetkin muutokset aallonpituudessa tai lämpötilassa johtavat merkittäviin muutoksiin halutussa murtohidastuskyvyssä. Monivaiheiset aaltolevyt ovat halvempia ja niitä käytetään monissa sovelluksissa, joissa lisääntyneet herkkyydet eivät ole tärkeitä. Ne ovat hyvä valinta käytettäväksi monokromaattisen valon kanssa säädellyssä ympäristössä, tyypillisesti ne on yhdistetty laseriin laboratoriossa. Sitä vastoin sovellukset, kuten mineralogia, käyttävät hyväkseen kromaattista siirtymää (hidastus vs. aallonpituuden muutos), joka on ominaista monikertaisille aaltolevyille.
Usean tilauksen puoliaaltolevy
Monen tilauksen neljännesaaltolevy
Vaihtoehto tavanomaisille kiteisille kvartsiaaltolevyille on Polymer Retarder Film. Tätä kalvoa on saatavana useita kokoja ja hidasteita ja murto-osalla kideaaltolevyjen hinnasta. Kalvon hidastimet ovat joustavuudeltaan parempia kuin kristallikvartsi. Niiden ohut polymeerirakenne mahdollistaa kalvon helpon leikkaamisen tarvittavaan muotoon ja kokoon. Nämä kalvot ovat ihanteellisia käytettäviksi sovelluksissa, joissa käytetään LCD-näyttöjä ja kuituoptiikkaa. Polymer Retarder Film on saatavana myös akromaattisina versioina. Tällä kalvolla on kuitenkin alhainen vauriokynnys, eikä sitä tule käyttää suuritehoisten valonlähteiden, kuten lasereiden, kanssa. Lisäksi sen käyttö rajoittuu näkyvään spektriin, joten UV-, NIR- tai IR-sovellukset vaativat vaihtoehdon.
Monikertaiset aaltolevyt tarkoittavat, että valopolun hidastus käy läpi tietyn määrän täyden aallonpituuden siirtymiä murto-osan mitoitushidastanssin lisäksi. Monivaiheisen aaltolevyn paksuus on aina noin 0,5 mm. Verrattuna nolla-asteen aaltolevyihin, monikertaiset aaltolevyt ovat herkempiä aallonpituuden ja lämpötilan muutoksille. Ne ovat kuitenkin halvempia ja niitä käytetään laajalti monissa sovelluksissa, joissa lisääntyneet herkkyydet eivät ole kriittisiä.
⊙Zero Order Wave -levyt
Koska niiden kokonaishidastuminen on pieni prosenttiosuus usean järjestyksen tyypistä, nollakertaisten aaltolevyjen hidastuminen on paljon vakiompi lämpötilan ja aallonpituuden vaihteluiden suhteen. Tilanteissa, joissa vaaditaan suurempaa vakautta tai suurempia lämpötilapoikkeamia, nolla-asteen aaltolevyt ovat ihanteellinen valinta. Käyttöesimerkkejä ovat laajennetun spektriaallonpituuden tarkkailu tai mittausten tekeminen kentällä käytetyllä instrumentilla.
Nollajärjestyksen puoliaaltolevy
Nollajärjestyksen neljännesaaltolevy
- Sementoitu nolla-asteen aaltolevy on rakennettu kahdesta kvartsilevystä, joiden nopea akseli on ristissä, ja kaksi levyä on sementoitu UV-epoksilla. Kahden levyn paksuusero määrittää hidastuksen. Nollakertaiset aaltolevyt tarjoavat huomattavasti pienemmän riippuvuuden lämpötilan ja aallonpituuden muutoksesta kuin monikertaiset aaltolevyt.
- Optisesti kontaktoitu nollaasteen aaltolevy on rakennettu kahdesta kvartsilevystä, joiden nopea akseli on ristissä, kaksi levyä on rakennettu optisesti koskettamalla menetelmällä, optinen reitti on epoksivapaa.
- Ilmavälillä oleva nollaasteen aaltolevy on rakennettu kahdesta kvartsilevystä, jotka on asennettu telineeseen, joka muodostaa ilmaraon kahden kvartsilevyn väliin.
- Todellinen nolla-asteen kvartsilevy on valmistettu yhdestä kvartsilevystä, joka on erittäin ohut. Ne voidaan tarjota joko yksinään yhtenä levynä korkean vauriokynnyksen sovelluksiin (yli 1 GW/cm2) tai sementoituna ohuena kvartsilevynä BK7-substraatille lujuuden lisäämiseksi, jotta voidaan ratkaista helposti vaurioituva ongelma.
- Nolla-asteen kaksoisaallonpituusaaltolevy voi tarjota tietyn hidastuksen kahdella aallonpituudella (perusaallonpituus ja toinen harmoninen aallonpituus) samanaikaisesti. Kaksiaallonpituiset aaltolevyt ovat erityisen hyödyllisiä, kun niitä käytetään yhdessä muiden polarisaatioherkkien komponenttien kanssa eri aallonpituuksilla olevien koaksiaalisten lasersäteiden erottamiseen. Nolla-asteen kahden aallonpituuden aaltolevyä käytetään laajalti femtosekuntilasereissa.
- Telecom-aaltolevy on vain yksi kvartsilevy verrattuna sementoituun todelliseen nolla-asteen aaltolevyyn. Sitä käytetään pääasiassa kuituviestinnässä. Telecom-aaltolevyt ovat ohuita ja kompakteja aaltolevyjä, jotka on erityisesti suunniteltu täyttämään kuituviestintäkomponenttien vaativat vaatimukset. Puoliaaltolevyä voidaan käyttää polarisaatiotilan kääntämiseen, kun taas neljännesaaltolevyä voidaan käyttää lineaarisesti polarisoidun valon muuntamiseen ympyräpolarisaatiotilaan ja päinvastoin. Puoliaaltolevy on noin 91 µm paksu, neljännesaaltolevy ei aina ole 1/4 aaltoa vaan 3/4 aaltoa, paksuus noin 137 µm. Nämä ultraohut aaltolevyt takaavat parhaan lämpötilakaistan, kulman kaistanleveyden ja aallonpituuden kaistanleveyden. Näiden aaltolevyjen pieni koko tekee niistä myös ihanteellisia pienentämään suunnittelusi kokonaispakkauskokoa. Voimme tarjota mukautettuja kokoja pyynnöstäsi.
- Keski-infrapuna-nolla-asteen aaltolevy on rakennettu kahdesta magnesiumfluorilevystä (MgF2), joiden nopea akseli on ristissä, kaksi levyä on rakennettu optisesti koskettamalla menetelmällä, optinen reitti on epoksivapaa. Kahden levyn paksuusero määrittää hidastuksen. Keski-infrapuna-nolla-aaltolevyjä käytetään laajasti infrapunasovelluksissa, ihanteellisesti 2,5-6,0 mikronin alueella.
⊙Akromaattiset aaltolevyt
Akromaattiset aaltolevyt ovat samanlaisia kuin nolla-asteen aaltolevyt, paitsi että kaksi levyä on valmistettu erilaisista kahtaistaittavista kiteistä. Kahden materiaalin kompensoinnin ansiosta akromaattiset aaltolevyt ovat paljon vakioisempia kuin jopa nollan kertaluvun aaltolevyt. Akromaattinen aaltolevy on samanlainen kuin nolla-asteen aaltolevy, paitsi että kaksi levyä on valmistettu erilaisista kahtaistaittavista kiteistä. Koska kahden materiaalin kahtaistaittavuuden dispersio on erilainen, on mahdollista määrittää hidastusarvot laajalla aallonpituusalueella. Joten hidastus on vähemmän herkkä aallonpituuden muutokselle. Jos tilanne kattaa useita spektriaallonpituuksia tai kokonaisen kaistan (esimerkiksi violetista punaiseen), akromaattiset aaltolevyt ovat ihanteellisia valintoja.
NIR-akromaattinen aaltolevy
SWIR akromaattinen aaltolevy
VIS Akromaattinen aaltolevy
⊙Super Achromatic Wave -levyt
Super Achromatic Wave -levyt ovat samanlaisia kuin akromaattiset aaltolevyt, vaan ne tarjoavat tasaisen hidastuksen superlaajakaistan aallonpituusalueella. Normaali akromaattinen aaltolevy koostuu yhdestä kvartsilevystä ja yhdestä MgF2-levystä, jolla on vain muutaman sadan nanometrin aallonpituusalue. Superakromaattiset aaltolevymme on valmistettu kolmesta materiaalista, kvartsista, MgF2:sta ja safiirista, jotka voivat tarjota tasaisen hidastuksen laajemmalla aallonpituusalueella.
⊙Fresnel Rhomb hidastimet
Fresnel Rhomb Retarders hyödyntää sisäistä heijastusta tietyissä kulmissa prismarakenteen sisällä hidastaakseen tulevaa polarisoitua valoa. Kuten akromaattiset aaltolevyt, ne voivat tarjota tasaisen hidastuksen laajalla aallonpituusalueella. Koska Fresnel Rhomb Retarderien hidastuminen riippuu vain materiaalin taitekertoimesta ja geometriasta, aallonpituusalue on laajempi kuin kahtaistaitteisesta kiteestä valmistetussa Achromatic Waveplate -aaltolevyssä. Single Fresnel Rhomb Retarders tuottaa vaihehidastuksen λ/4, lähtövalo on yhdensuuntainen tulovalon kanssa, mutta sivusuunnassa siirtynyt; Double Fresnel Rhomb Retarders tuottaa vaihehidastuksen λ/2, se koostuu kahdesta Single Fresnel Rhomb Retarderista. Tarjoamme standardinmukaisia BK7 Fresnel Rhomb Retardereja, muuta materiaalia, kuten ZnSe ja CaF2, on saatavilla pyynnöstä. Nämä hidastimet on optimoitu käytettäviksi diodi- ja kuitusovellusten kanssa. Koska Fresnel Rhomb Retarderit toimivat täydellisen sisäisen heijastuksen perusteella, niitä voidaan käyttää laajakaista- tai akromaattiseen käyttöön.
Fresnel Rhomb hidastimet
⊙Kiteinen kvartsipolarisaatiorotaattorit
Crystalline Quartz Polarisation Rotaattorit ovat kvartsin yksittäiskiteitä, jotka pyörittävät tulevan valon polarisaatiota riippumatta rotaattorin ja valon polarisaation välisestä kohdistamisesta. Luonnollisen kvartsikiteen pyörimisaktiivisuuden vuoksi sitä voidaan käyttää myös polarisaatiorotaattoreina, jolloin lineaarisesti polarisoidun säteen tulotasoa kierretään erityisessä kulmassa, joka määräytyy kvartsikiteen paksuuden mukaan. Meillä on nyt tarjolla vasen- ja oikeakätisiä rotaattoreita. Koska ne pyörittävät polarisaatiotasoa tietyllä kulmalla, kiteiset kvartsipolarisaatiorotaattorit ovat loistava vaihtoehto aaltolevyille, ja niitä voidaan käyttää valon koko polarisaation kiertämiseen optista akselia pitkin, ei vain valon yksittäistä komponenttia. Tulevan valon etenemissuunnan on oltava kohtisuorassa rotaattoriin nähden.
Paralight Optics tarjoaa akromaattisia aaltolevyjä, superakromaattisia aaltolevyjä, sementoituja nollajärjestyksen aaltolevyjä, optisesti kosketettuja nollajärjestyksen aaltolevyjä, ilmavälillä sijaitsevia nollajärjestyksen aaltolevyjä, todellisia nollajärjestyksen aaltolevyjä, yksilevyisiä suuritehoisia aaltolevyjä, monivaiheisia aaltolevyjä , Dual Wavelength Wave -levyt, Zero Order Dual Wavelength Wave -levyt, Telecom Wave -levyt, Middle IR Zero -Aaltolevyt, Fresnel Rhomb -hidastimet, rengaspidikkeet aaltolevyille ja kvartsipolarisaatiorotaattorit.
Aaltolevyt
Jos haluat lisätietoja polarisaatiooptiikasta tai pyydä tarjous, ota yhteyttä.
