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L'optique de polarisation est utilisée pour modifier l'état de polarisation du rayonnement incident. Nos optiques de polarisation comprennent des polariseurs, des lames d'onde/retardateurs, des dépolariseurs, des rotateurs de Faraday et des isolateurs optiques sur les plages spectrales UV, visible ou IR.
Les plaques d'ondes, également appelées retardateurs, transmettent la lumière et modifient son état de polarisation sans atténuer, dévier ou déplacer le faisceau. Pour ce faire, ils retardent (ou retardent) une composante de polarisation par rapport à sa composante orthogonale. Une lame d'onde est un élément optique ayant deux axes principaux, lent et rapide, qui décomposent un faisceau polarisé incident en deux faisceaux polarisés mutuellement perpendiculaires. Le faisceau émergent se recombine pour former un faisceau polarisé unique particulier. Les plaques ondulées produisent des retards complets, demi-ondes et quarts d'onde. Ils sont également appelés ralentisseurs ou plaques de retardement. En lumière non polarisée, les lames d’onde sont équivalentes à des fenêtres : ce sont deux composants optiques plats à travers lesquels passe la lumière.
⊙Plaque quart d'onde : lorsqu'une lumière polarisée linéairement entre à 45 degrés par rapport à l'axe d'une plaque quart d'onde, la sortie est polarisée circulairement, et vice versa.
⊙Plaque demi-onde : Une plaque demi-onde fait pivoter la lumière polarisée linéairement dans n’importe quelle orientation souhaitée. L'angle de rotation est le double de l'angle entre la lumière polarisée incidente et l'axe optique.
Plaque quart d'onde espacée dans l'air d'ordre zéro laser
Plaque demi-onde espacée dans l'air d'ordre zéro laser
Les plaques d'onde sont idéales pour contrôler et analyser l'état de polarisation de la lumière. Ils sont proposés en trois types principaux – ordre zéro, ordre multiple et achromatique – chacun contenant des avantages uniques en fonction de l'application concernée. Une solide compréhension des terminologies et spécifications clés aide à choisir la lame d’onde appropriée, quelle que soit la simplicité ou la complexité du système optique.
Terminologie et spécifications
⊙Biréfringence : les plaques ondulées sont fabriquées à partir de matériaux biréfringents, le plus souvent du quartz cristallin. Les matériaux biréfringents ont des indices de réfraction légèrement différents pour la lumière polarisée dans différentes orientations. En tant que tels, ils séparent la lumière incidente non polarisée en ses composantes parallèles et orthogonales illustrées dans la figure suivante.
Cristal de calcite biréfringent séparant la lumière non polarisée
⊙Axe rapide et axe lent : la lumière polarisée le long de l'axe rapide rencontre un indice de réfraction inférieur et se déplace plus rapidement à travers les plaques d'ondes que la lumière polarisée le long de l'axe lent. L'axe rapide est indiqué par un petit point plat ou un point sur le diamètre de l'axe rapide d'une plaque à vagues non montée, ou par une marque sur le support de cellule d'une plaque à vagues montée.
⊙Retardement : le retard décrit le déphasage entre la composante de polarisation projetée le long de l'axe rapide et la composante projetée le long de l'axe lent. Le retard est spécifié en unités de degrés, d'ondes ou de nanomètres. Une onde complète de retard équivaut à 360°, soit le nombre de nanomètres à la longueur d’onde d’intérêt. La tolérance au retard est généralement exprimée en degrés, en fractions naturelles ou décimales d'une onde complète ou en nanomètres. Des exemples de spécifications et de tolérances de retard typiques sont : λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430 nm ± 2 nm.
Les valeurs de retard les plus courantes sont λ/4, λ/2 et 1λ, mais d'autres valeurs peuvent être utiles dans certaines applications. Par exemple, la réflexion interne d'un prisme provoque un déphasage entre les composants qui peut être gênant ; une lame d'onde compensatrice peut restaurer la polarisation souhaitée.
⊙Ordre Multiple : Dans les plaques à vagues d'ordres multiples, le retard total est le retard souhaité plus un nombre entier. La partie entière excédentaire n’a aucun effet sur les performances, de la même manière qu’une horloge indiquant midi aujourd’hui ressemble à celle indiquant midi une semaine plus tard – même si l’heure a été ajoutée, elle apparaît toujours la même. Bien que les plaques d’ondes d’ordres multiples soient conçues avec un seul matériau biréfringent, elles peuvent être relativement épaisses, ce qui facilite la manipulation et l’intégration du système. Cependant, l'épaisseur élevée rend les lames d'onde à plusieurs ordres plus sensibles aux décalages de retard causés par le décalage de longueur d'onde ou les changements de température ambiante.
⊙Ordre zéro : la plaque d'onde d'ordre zéro est conçue pour donner un retard de zéro onde complète sans excès, plus la fraction souhaitée. Par exemple, les plaques à ondes de quartz d'ordre zéro se composent de deux plaques à ondes de quartz d'ordres multiples dont les axes sont croisés de sorte que le retard effectif soit la différence entre elles. La lame d'onde d'ordre zéro standard, également connue sous le nom de lame d'onde composée d'ordre zéro, se compose de plusieurs lames d'onde du même matériau biréfringent qui ont été positionnées de manière à ce qu'elles soient perpendiculaires à l'axe optique. La superposition de plusieurs plaques d'onde contrebalance les décalages de retard qui se produisent dans les plaques d'onde individuelles, améliorant ainsi la stabilité du retard face aux changements de longueur d'onde et aux changements de température ambiante. Les plaques d'onde d'ordre zéro standard n'améliorent pas le décalage de retard provoqué par un angle d'incidence différent. Une véritable plaque à onde d'ordre zéro est composée d'un seul matériau biréfringent qui a été transformé en une plaque ultra-mince qui ne peut avoir que quelques microns d'épaisseur afin d'atteindre un niveau spécifique de retard à l'ordre zéro. Bien que la minceur de la plaque puisse rendre la manipulation ou le montage de la plaque d'onde plus difficile, les véritables plaques d'onde d'ordre zéro offrent une stabilité de retard supérieure au décalage de longueur d'onde, au changement de température ambiante et à un angle d'incidence différent de celui des autres plaques d'onde. Les plaques à vagues d’ordre zéro affichent de meilleures performances que les plaques à vagues d’ordres multiples. Ils présentent une bande passante plus large et une sensibilité plus faible aux changements de température et de longueur d’onde et doivent être envisagés pour des applications plus critiques.
⊙Achromatique : les plaques d'onde achromatiques sont constituées de deux matériaux différents qui éliminent pratiquement la dispersion chromatique. Les lentilles achromatiques standard sont fabriquées à partir de deux types de verre, qui sont adaptés pour atteindre la distance focale souhaitée tout en minimisant ou en supprimant l'aberration chromatique. Les plaques d'ondes achromatiques fonctionnent sur le même principe de base. Par exemple, les plaques d'onde achromatiques sont fabriquées à partir de quartz cristallin et de fluorure de magnésium pour obtenir un retard presque constant sur une large bande spectrale.
⊙Super Achromatique : Les plaques d'onde super achromatiques sont un type spécial de plaque d'onde achromatique qui est utilisée pour éliminer la dispersion chromatique pour une bande d'ondes beaucoup plus large. De nombreuses lames d'onde super achromatiques peuvent être utilisées à la fois pour le spectre visible ainsi que pour la région NIR avec une uniformité proche de la même, sinon meilleure, que les lames d'onde achromatiques typiques. Alors que les plaques d'ondes achromatiques typiques sont constituées de quartz et de fluorure de magnésium d'épaisseurs spécifiques, les plaques d'ondes super achromatiques utilisent un substrat saphir supplémentaire avec du quartz et du fluorure de magnésium. L'épaisseur des trois substrats est déterminée stratégiquement pour éliminer la dispersion chromatique sur une gamme de longueurs d'onde plus longue.
Guide de sélection du polariseur
⊙Plaques à vagues d'ordres multiples
La lame à ondes d'ordre faible (multiple) est conçue pour donner un retard de plusieurs ondes complètes, plus la fraction souhaitée. Il en résulte un composant unique et physiquement robuste avec les performances souhaitées. Il se compose d’une seule plaque de cristal de quartz (d’une épaisseur nominale de 0,5 mm). Même de petits changements de longueur d'onde ou de température entraîneront des changements significatifs dans le retard fractionnel souhaité. Les plaques à ondes multi-ordres sont moins coûteuses et sont utilisées dans de nombreuses applications où les sensibilités accrues ne sont pas importantes. Ils constituent un bon choix pour une utilisation avec une lumière monochromatique dans un environnement climatisé. Ils sont généralement couplés à un laser dans un laboratoire. En revanche, des applications telles que la minéralogie exploitent le décalage chromatique (retard par rapport au changement de longueur d’onde) inhérent aux lames d’ondes d’ordres multiples.
Plaque demi-onde multi-ordres
Plaque quart d'onde multi-ordres
Une alternative aux plaques ondulées de quartz cristallin classiques est le film polymère retardateur. Ce film est disponible en plusieurs tailles et retardements et à une fraction du prix des plaques à ondes cristallines. Les retardateurs de film sont supérieurs au quartz cristallin en termes d'application en termes de flexibilité. Leur conception polymère fine permet de découper facilement le film à la forme et à la taille nécessaires. Ces films sont idéaux pour une utilisation dans les applications utilisant des écrans LCD et des fibres optiques. Le film polymère retardateur est également disponible en versions achromatiques. Ce film a cependant un faible seuil de dommage et ne doit pas être utilisé avec des sources lumineuses de forte puissance comme les lasers. De plus, son utilisation est limitée au spectre visible, les applications UV, NIR ou IR nécessiteront donc une alternative.
Les plaques d'ondes d'ordres multiples signifient que le retardement d'un trajet lumineux subira un certain nombre de décalages de longueur d'onde complets en plus du retardement de conception fractionnaire. L'épaisseur de la plaque ondulée multi-ordres est toujours d'environ 0,5 mm. Par rapport aux plaques à ondes d'ordre zéro, les plaques à ondes multi-ordres sont plus sensibles aux changements de longueur d'onde et de température. Cependant, ils sont moins coûteux et largement utilisés dans de nombreuses applications où les sensibilités accrues ne sont pas critiques.
⊙Plaques Zero Order Wave
Comme leur retard total représente un petit pourcentage du type d’ordre multiple, le retard des plaques à ondes d’ordre zéro est beaucoup plus constant en ce qui concerne les variations de température et de longueur d’onde. Dans les situations nécessitant une plus grande stabilité ou nécessitant de plus grandes excursions de température, les plaques d’onde d’ordre zéro constituent le choix idéal. Les exemples d'application incluent l'observation d'une longueur d'onde spectrale élargie ou la prise de mesures avec un instrument utilisé sur le terrain.
Plaque demi-onde d'ordre zéro
Plaque quart d'onde d'ordre zéro
- Une plaque d'onde d'ordre zéro cimentée est construite par deux plaques de quartz dont l'axe rapide est croisé, les deux plaques sont cimentées par de l'époxy UV. La différence d'épaisseur entre les deux plaques détermine le retardement. Les plaques à ondes d'ordre zéro offrent une dépendance nettement inférieure aux changements de température et de longueur d'onde que les plaques à ondes multi-ordres.
- Une plaque d'onde d'ordre zéro à contact optique est construite par deux plaques de quartz dont l'axe rapide est croisé, les deux plaques sont construites par une méthode de contact optique, le chemin optique est sans époxy.
- Une plaque à ondes d'ordre zéro espacée dans l'air est construite à partir de deux plaques de quartz installées dans un support formant un entrefer entre les deux plaques de quartz.
- Une véritable plaque de quartz d’ordre zéro est constituée d’une seule plaque de quartz très fine. Ils peuvent être proposés soit seuls sous forme de plaque unique pour les applications à seuil de dommage élevé (supérieur à 1 GW/cm2), soit sous forme de fine plaque de quartz cimentée sur un substrat BK7 pour fournir une résistance afin de résoudre le problème d'être facilement endommagé.
- Une plaque d'onde à double longueur d'onde d'ordre zéro peut fournir un retard spécifique à deux longueurs d'onde (la longueur d'onde fondamentale et la deuxième longueur d'onde harmonique) en même temps. Les plaques d'onde à double longueur d'onde sont particulièrement utiles lorsqu'elles sont utilisées conjointement avec d'autres composants sensibles à la polarisation pour séparer des faisceaux laser coaxiaux de différentes longueurs d'onde. Une plaque d'onde à double longueur d'onde d'ordre zéro est largement utilisée dans les lasers femtoseconde.
- Une plaque à ondes de télécommunications n'est qu'une plaque de quartz, comparée à une véritable plaque à ondes d'ordre zéro cimentée. Il est principalement utilisé dans la communication par fibre optique. Les plaques d'onde télécom sont des plaques d'onde fines et compactes spécialement conçues pour répondre aux exigences exigeantes des composants de communication par fibre. La lame demi-onde peut être utilisée pour faire tourner l'état de polarisation tandis que la plaque quart d'onde peut être utilisée pour convertir la lumière polarisée linéairement en un état de polarisation circulaire et vice versa. La demi-lame d'onde a une épaisseur d'environ 91 µm, la lame quart d'onde n'est toujours pas en 1/4 d'onde mais en 3/4 d'onde, soit environ 137 µm d'épaisseur. Cette plaque d'onde ultra fine garantit la meilleure bande passante de température, la meilleure bande passante d'angle et la meilleure bande passante de longueur d'onde. La petite taille de ces plaques d'onde les rend également idéales pour réduire la taille globale de votre conception. Nous pouvons fournir des tailles personnalisées selon votre demande.
- Une plaque à ondes d'ordre zéro dans l'infrarouge moyen est construite par deux plaques de fluorure de magnésium (MgF2) dont l'axe rapide est croisé, les deux plaques sont construites par une méthode de contact optique, le chemin optique est sans époxy. La différence d'épaisseur entre les deux plaques détermine le retardement. Les plaques à ondes d'ordre zéro dans l'infrarouge moyen sont largement utilisées dans les applications infrarouges, idéalement pour la plage de 2,5 à 6,0 microns.
⊙Plaques d'ondes achromatiques
Les plaques à ondes achromatiques sont similaires aux plaques à ondes d'ordre zéro, sauf que les deux plaques sont constituées de cristaux biréfringents différents. En raison de la compensation de deux matériaux, les plaques à ondes achromatiques sont bien plus constantes que les plaques à ondes d'ordre zéro. Une lame à ondes achromatiques est similaire à une lame à ondes d'ordre zéro, sauf que les deux plaques sont constituées de cristaux biréfringents différents. La dispersion de la biréfringence de deux matériaux étant différente, il est possible de spécifier les valeurs de retard sur une large plage de longueurs d'onde. Le retard sera donc moins sensible au changement de longueur d’onde. Si la situation couvre plusieurs longueurs d’onde spectrales ou une bande entière (du violet au rouge par exemple), les lames d’onde achromatiques sont le choix idéal.
Plaque d'onde achromatique NIR
Plaque d'onde achromatique SWIR
Plaque d'onde achromatique VIS
⊙Plaques Super Achromatic Wave
Les plaques à ondes super achromatiques sont similaires aux plaques à ondes achromatiques, offrant plutôt un retard plat sur une plage de longueurs d'onde à très large bande. La plaque à ondes achromatiques normales se compose d’une plaque de quartz et d’une plaque de MgF2, qui n’ont qu’une plage de longueurs d’onde de quelques centaines de nanomètres. Nos plaques à ondes super achromatiques sont fabriquées à partir de trois matériaux, le quartz, le MgF2 et le saphir, qui peuvent fournir un retard plat sur une plage de longueurs d'onde plus large.
⊙Retardateurs Fresnel Rhomb
Les retardateurs Fresnel Rhomb utilisent la réflexion interne à des angles spécifiques dans la structure du prisme pour conférer un retard à la lumière polarisée incidente. Comme les plaques Achromatic Wave, elles peuvent fournir un retard uniforme sur une large gamme de longueurs d’onde. Étant donné que le retard des retardateurs Fresnel Rhomb dépend uniquement de l'indice de réfraction et de la géométrie du matériau, la plage de longueurs d'onde est plus large que celle des plaques d'onde achromatiques fabriquées à partir de cristaux biréfringents. Un retardateur à losange de Fresnel unique produit un retard de phase de λ/4, la lumière de sortie est parallèle à la lumière d'entrée, mais déplacée latéralement ; Un retardateur à double losange de Fresnel produit un retard de phase de λ/2, il se compose de deux retardateurs à losange de Fresnel simples. Nous fournissons des retardateurs Fresnel Rhomb standard BK7, d'autres matériaux comme le ZnSe et le CaF2 sont disponibles sur demande. Ces ralentisseurs sont optimisés pour une utilisation avec des applications de diodes et de fibres. Étant donné que les retardateurs Fresnel Rhomb fonctionnent sur la base d'une réflexion interne totale, ils peuvent être utilisés pour une utilisation à large bande ou achromatique.
Retardateurs Fresnel Rhomb
⊙Rotateurs de polarisation à quartz cristallin
Les rotateurs de polarisation à quartz cristallin sont des monocristaux de quartz qui font tourner la polarisation de la lumière incidente indépendamment de l'alignement entre le rotateur et la polarisation de la lumière. En raison de l'activité de rotation du cristal de quartz naturel, il peut également être utilisé comme rotateur de polarisation de sorte que le plan du faisceau polarisé linéairement d'entrée tourne selon un angle spécial déterminé par l'épaisseur du cristal de quartz. Nous pouvons désormais proposer des rotateurs pour gauchers et droitiers. Parce qu'ils font pivoter le plan de polarisation d'un angle spécifique, les rotateurs de polarisation à quartz cristallin sont une excellente alternative aux plaques d'onde et peuvent être utilisés pour faire pivoter toute la polarisation de la lumière le long de l'axe optique, et pas seulement un composant singulier de la lumière. La direction de propagation de la lumière incidente doit être perpendiculaire au rotateur.
Paralight Optics propose des plaques à ondes achromatiques, des plaques à ondes super achromatiques, des plaques à ondes d'ordre zéro cimentées, des plaques à ondes d'ordre zéro à contact optique, des plaques à ondes d'ordre zéro espacées dans l'air, de véritables plaques à ondes d'ordre zéro, des plaques à ondes haute puissance à plaque unique, des plaques à ondes multi-ordres. , plaques d'onde à double longueur d'onde, plaques d'onde à double longueur d'onde d'ordre zéro, plaques d'onde de télécommunication, plaques d'onde d'ordre zéro IR moyen, retardateurs de losange de Fresnel, supports d'anneau pour plaques d'onde et rotateurs de polarisation à quartz.
Plaques ondulées
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