Visión xeral
A óptica de polarización utilízase para cambiar o estado de polarización da radiación incidente. A nosa óptica de polarización inclúe polarizadores, placas de ondas / retardadores, despolarizadores, rotadores de Faraday e illantes ópticos sobre os rangos espectrais UV, visible ou IR.
As placas ondulatorias, tamén coñecidas como retardadoras, transmiten a luz e modifican o seu estado de polarización sen atenuar, desviar ou desprazar o feixe. Fano retardando (ou atrasando) un compoñente da polarización con respecto á súa compoñente ortogonal. Unha placa ondulatoria é un elemento óptico que ten dous eixes principais, lento e rápido, que resolven un feixe polarizado incidente en dous feixes polarizados mutuamente perpendiculares. O feixe emerxente volve combinarse para formar un único feixe polarizado particular. As placas ondulatorias producen ondas completas, medias e cuartos de retardo. Tamén se coñecen como retardadores ou placas de retardo. Na luz non polarizada, as placas onduladas son equivalentes ás fiestras: ambos son compoñentes ópticos planos polos que pasa a luz.
⊙Placa de cuarto de onda: cando se introduce luz polarizada linealmente a 45 graos co eixe dunha placa de cuarto de onda, a saída está polarizada circularmente e viceversa.
⊙Placa de media onda: unha placa de media onda xira a luz polarizada linealmente a calquera orientación desexada. O ángulo de rotación é o dobre do ángulo entre a luz polarizada incidente e o eixe óptico.
Placa de cuarto de onda espaciada por aire Laser Zero Order
Placa de media onda espaciada por aire de orde láser cero
As placas de ondas son ideais para controlar e analizar o estado de polarización da luz. Ofrécense en tres tipos principais: orde cero, orde múltiple e acromático, cada un contén vantaxes únicas dependendo da aplicación en cuestión. Unha boa comprensión das terminoloxías e especificacións clave axuda a elixir a placa de ondas correcta, por moi sinxelo ou complexo que sexa o sistema óptico.
Terminoloxía e especificacións
⊙Birrefringencia: as placas onduladas están feitas de materiais birrefringentes, o máis comúnmente de cuarzo cristalino. Os materiais birrefringentes teñen índices de refracción lixeiramente diferentes para a luz polarizada en diferentes orientacións. Como tal, separan a luz incidente non polarizada nas súas compoñentes paralelas e ortogonais que se mostran na seguinte figura.
Cristal de calcita birrefringente que separa a luz non polarizada
⊙Eixe rápido e eixe lento: a luz polarizada ao longo do eixe rápido atopa un índice de refracción máis baixo e viaxa máis rápido a través das placas de ondas que a luz polarizada ao longo do eixe lento. O eixe rápido indícase cun pequeno punto plano ou punto no diámetro do eixe rápido dunha placa ondulada sen montar, ou cunha marca no soporte da cela dunha placa ondulada montada.
⊙Retardo: o retardo describe o cambio de fase entre o compoñente de polarización proxectado ao longo do eixe rápido e o compoñente proxectado ao longo do eixe lento. O retardo especifícase en unidades de graos, ondas ou nanómetros. Unha onda completa de retardo é equivalente a 360°, ou o número de nanómetros na lonxitude de onda de interese. A tolerancia ao retardo adoita indicarse en graos, fraccións naturais ou decimais dunha onda completa ou nanómetros. Exemplos de especificacións e tolerancias de retardo típicas son: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430nm ± 2nm.
Os valores de retardo máis populares son λ/4, λ/2 e 1λ, pero outros valores poden ser útiles en certas aplicacións. Por exemplo, a reflexión interna dun prisma provoca un cambio de fase entre compoñentes que pode resultar problemático; unha placa de onda compensadora pode restaurar a polarización desexada.
⊙Orde múltiple: nas placas de ondas de orde múltiple, o retardo total é o retardo desexado máis un número enteiro. O exceso de número enteiro non ten ningún efecto no rendemento, do mesmo xeito que un reloxo que mostra o mediodía de hoxe ten o mesmo aspecto que un que mostra o mediodía unha semana despois; aínda que se engadiu o tempo, segue a parecer igual. Aínda que as placas de onda de orde múltiple están deseñadas cun só material birrefringente, poden ser relativamente grosas, o que facilita o manexo e a integración do sistema. O alto grosor, porén, fai que as placas de ondas de orde múltiple sexan máis susceptibles aos cambios de retardo causados polo cambio de lonxitude de onda ou os cambios de temperatura ambiente.
⊙Orde cero: a placa de onda de orde cero está deseñada para dar un retardo de ondas completas cero sen exceso, máis a fracción desexada. Por exemplo, as placas de ondas de cuarzo de orde cero consisten en dúas placas de ondas de cuarzo de orde múltiple cos seus eixes cruzados para que o retardo efectivo sexa a diferenza entre elas. A placa de ondas de orde cero estándar, tamén coñecida como placa de ondas de orde cero composta, está formada por varias placas de ondas do mesmo material birrefringente que se colocaron de xeito que sexan perpendiculares ao eixe óptico. A estratificación de varias placas de ondas compensa os cambios de retardo que se producen nas placas de onda individuais, mellorando a estabilidade do retardo ante os cambios de lonxitude de onda e os cambios de temperatura ambiente. As placas de onda de orde cero estándar non melloran o cambio de retardo causado por un ángulo de incidencia diferente. Unha placa de onda verdadeira de orde cero está formada por un único material birrefringente que foi procesado nunha placa ultrafina que pode ter só unhas poucas micras de espesor para acadar un nivel específico de retardo en orde cero. Aínda que a delgadez da placa pode dificultar a manipulación ou a montaxe da placa de onda, as verdadeiras placas de onda de orde cero ofrecen unha estabilidade de retardo superior ao cambio de lonxitude de onda, o cambio de temperatura ambiente e un ángulo de incidencia diferente que outras placas de onda. As placas de onda de orde cero mostran un mellor rendemento que as placas de onda de orde múltiple. Mostran un ancho de banda máis amplo e unha menor sensibilidade aos cambios de temperatura e lonxitude de onda e deberían considerarse para aplicacións máis críticas.
⊙Acromática: as placas de ondas acromáticas consisten en dous materiais diferentes que eliminan practicamente a dispersión cromática. As lentes acromáticas estándar están feitas de dous tipos de vidro, que se combinan para acadar a distancia focal desexada mentres minimizan ou eliminan a aberración cromática. As placas de ondas acromáticas funcionan co mesmo principio básico. Por exemplo, as placas de ondas acromáticas están feitas de cuarzo cristalino e fluoruro de magnesio para lograr un retardo case constante nunha banda espectral ampla.
⊙Super acromática: as placas de onda super acromáticas son un tipo especial de placas de ondas acromáticas que se usan para eliminar a dispersión cromática para unha banda de ondas moito máis ampla. Moitas placas de onda súper acromáticas pódense usar tanto para o espectro visible como para a rexión NIR cunha uniformidade case a mesma, se non mellor, que as placas de onda acromáticas típicas. Onde as placas de onda acromáticas típicas están feitas de cuarzo e fluoruro de magnesio de espesores específicos, as placas de onda súper acromáticas usan un substrato de zafiro adicional xunto con cuarzo e fluoruro de magnesio. O grosor dos tres substratos determínase estratexicamente para eliminar a dispersión cromática nun rango máis longo de lonxitudes de onda.
Guía de selección de polarizadores
⊙Placas onduladas de orde múltiple
A placa de ondas de orde baixa (múltiple) está deseñada para dar un retardo de varias ondas completas, máis a fracción desexada. Isto dá como resultado un único compoñente fisicamente robusto co rendemento desexado. Consta dunha única placa de cuarzo cristalino (de 0,5 mm de espesor nominal). Mesmo pequenos cambios na lonxitude de onda ou na temperatura producirán cambios significativos no retardo fraccionario desexado. As placas de ondas de orde múltiple son menos caras e atopan uso en moitas aplicacións onde o aumento da sensibilidade non é importante. Son unha boa opción para usar con luz monocromática nun ambiente climatizado, normalmente se acoplan cun láser nun laboratorio. Pola contra, aplicacións como a mineraloxía explotan o cambio cromático (retardanza fronte ao cambio de lonxitude de onda) inherente ás placas de ondas de orde múltiple.
Plato de media onda de orde múltiple
Placa de cuarto de onda multiorden
Unha alternativa ás placas de ondas de cuarzo cristalino convencionais é a película retardadora de polímero. Esta película está dispoñible en varios tamaños e retardos e a unha fracción do prezo das placas de ondas cristalinas. Os retardadores de película son superiores ao cristal de cuarzo en canto á aplicación en termos de flexibilidade. O seu fino deseño polimérico permite cortar facilmente a película á forma e tamaño necesarios. Estas películas son ideais para o seu uso en aplicacións que utilizan pantallas LCD e fibra óptica. Polymer Retarder Film tamén está dispoñible en versións acromáticas. Non obstante, esta película ten un limiar de dano baixo e non se debe usar con fontes de luz de alta potencia como os láseres. Ademais, o seu uso está limitado ao espectro visible, polo que as aplicacións UV, NIR ou IR requirirán unha alternativa.
As placas de ondas de orde múltiple significan que o retardo dunha traxectoria luminosa sufrirá un certo número de desprazamentos de lonxitude de onda completa ademais do retardo de deseño fraccionado. O grosor da placa de ondas múltiples é sempre de aproximadamente 0,5 mm. En comparación coas placas de onda de orde cero, as placas de onda de orde múltiple son máis sensibles aos cambios de lonxitude de onda e temperatura. Non obstante, son menos custosos e úsanse amplamente en moitas aplicacións nas que o aumento da sensibilidade non é crítico.
⊙Placas Zero Order Wave
Como o seu retardo total é unha pequena porcentaxe do tipo de orde múltiple, o retardo das placas de onda de orde cero é moito máis constante con respecto ás variacións de temperatura e lonxitude de onda. En situacións que requiren maior estabilidade ou que requiren maiores excursións de temperatura, as placas de onda de orde cero son a opción ideal. Os exemplos de aplicación inclúen a observación dunha lonxitude de onda espectral ampliada ou a toma de medidas cun instrumento utilizado no campo.
Placa de media onda de orde cero
Placa de cuarto de onda de orde cero
- Unha placa de onda de orde cero cementada está construída por dúas placas de cuarzo co seu eixe rápido cruzado, as dúas placas están cimentadas por epoxi UV. A diferenza de espesor entre as dúas placas determina o retardo. As placas de onda de orde cero ofrecen unha dependencia substancialmente menor da temperatura e do cambio de lonxitude de onda que as placas de ondas de orde múltiple.
- Unha placa de onda de orde cero con contacto óptico está construída por dúas placas de cuarzo co seu eixe rápido cruzado, as dúas placas constrúense mediante un método de contacto óptico, o camiño óptico está libre de epoxi.
- Unha placa de onda de orde cero espaciada por aire está construída por dúas placas de cuarzo instaladas nun soporte que forma un espazo de aire entre as dúas placas de cuarzo.
- Unha verdadeira placa de cuarzo de orde cero está feita dunha única placa de cuarzo moi delgada. Poden ser ofrecidos por si mesmos como unha única placa para aplicacións de alto limiar de dano (maior de 1 GW/cm2), ou como unha placa fina de cuarzo cementada sobre un substrato BK7 para proporcionar resistencia para resolver o problema de danar facilmente.
- Unha placa de onda de dobre lonxitude de onda de orde cero pode proporcionar un retardo específico en dúas lonxitudes de onda (a lonxitude de onda fundamental e a segunda lonxitude de onda harmónica) ao mesmo tempo. As placas de ondas de dobre lonxitude de onda son particularmente útiles cando se usan xunto con outros compoñentes sensibles á polarización para separar raios láser coaxiais de diferentes lonxitudes de onda. Unha placa de onda de dobre lonxitude de onda de orde cero úsase amplamente nos láseres de femtosegundo.
- Unha placa de ondas de telecomunicacións é só unha placa de cuarzo, en comparación coa placa de onda verdadeira de orde cero cementada. Úsase principalmente na comunicación por fibra. As placas de onda de telecomunicacións son placas de onda finas e compactas deseñadas especificamente para satisfacer os esixentes requisitos do compoñente de comunicación de fibra. A placa de media onda pódese usar para xirar o estado de polarización mentres que a placa de cuarto de onda pódese usar para converter a luz polarizada linealmente nun estado de polarización circular e viceversa. A media placa de onda ten uns 91 µm de espesor, a cuarta placa de onda sempre non ten 1/4 de onda senón 3/4 de onda, cun grosor duns 137 µm. Estas placas de onda ultrafinas garanten o mellor ancho de banda de temperatura, ancho de banda de ángulo e ancho de banda de lonxitude de onda. O pequeno tamaño destas placas de onda tamén as fai ideales para reducir o tamaño global do paquete do teu deseño. Podemos proporcionar tamaños personalizados segundo a súa solicitude.
- Unha placa de onda de orde cero do infravermello medio está construída por dúas placas de fluoruro de magnesio (MgF2) co seu eixe rápido cruzado, as dúas placas constrúense mediante un método de contacto óptico, o camiño óptico está libre de epoxi. A diferenza de espesor entre as dúas placas determina o retardo. As placas de onda de orde cero de infravermellos medios úsanse amplamente en aplicacións de infravermellos, idealmente para un rango de 2,5-6,0 micras.
⊙Placas de ondas acromáticas
As placas de ondas acromáticas son similares ás placas de ondas de orde cero, excepto que as dúas placas están feitas de cristais birrefringentes diferentes. Debido á compensación de dous materiais, as placas de ondas acromáticas son moito máis constantes que as placas de ondas de orde cero. Unha placa de ondas acromáticas é semellante á placa de ondas de orde cero, excepto que as dúas placas están feitas de cristais birrefringentes diferentes. Dado que a dispersión da birrefringencia de dous materiais é diferente, é posible especificar os valores de retardo nun amplo intervalo de lonxitudes de onda. Polo tanto, o retardo será menos sensible ao cambio de lonxitude de onda. Se a situación abarca varias lonxitudes de onda espectrais ou unha banda enteira (de violeta a vermello, por exemplo), as placas de ondas acromáticas son as opcións ideais.
Placa de ondas acromáticas NIR
Placa de ondas acromáticas SWIR
Placa de ondas acromáticas VIS
⊙Placas de onda súper acromática
As placas de ondas súper acromáticas son similares ás placas de ondas acromáticas, máis ben proporcionan un retardo plano nun rango de lonxitudes de onda de banda súper ancha. A placa de ondas acromáticas normais consta dunha placa de cuarzo e unha placa de MgF2, que ten só uns poucos centos de rango de lonxitudes de onda nanómetros. As nosas placas de ondas súper acromáticas están feitas de tres materiais, cuarzo, MgF2 e zafiro, que poden proporcionar un retardo plano nun rango de lonxitudes de onda máis amplo.
⊙Retardadores de rombos de Fresnel
Os retardadores de rombos de Fresnel utilizan a reflexión interna en ángulos específicos dentro da estrutura do prisma para impartir un retardo á luz polarizada incidente. Do mesmo xeito que as placas de ondas acromáticas, poden proporcionar un retardo uniforme nunha ampla gama de lonxitudes de onda. Dado que o retardo dos retardadores de rombos de Fresnel só depende do índice de refracción e da xeometría do material, o rango de lonxitudes de onda é máis amplo que a placa de onda acromática feita de cristal birrefringente. Un Single Fresnel Rhomb Retarders produce un retardo de fase de λ/4, a luz de saída é paralela á luz de entrada, pero desprazada lateralmente; Un retardador de rombos de Fresnel dobre produce un retardo de fase de λ/2, consta de dous retardadores de rombos de Fresnel simples. Ofrecemos retardadores de rombos de Fresnel BK7 estándar, outros materiais como ZnSe e CaF2 están dispoñibles baixo petición. Estes retardadores están optimizados para o seu uso con aplicacións de diodos e fibras. Dado que os retardadores de rombos de Fresnel funcionan baseándose na reflexión interna total, pódense usar para banda ancha ou uso acromático.
Retardadores de rombos de Fresnel
⊙Rotadores de polarización de cuarzo cristalino
Os rotadores de polarización de cuarzo cristalino son monocristais de cuarzo que xiran a polarización da luz incidente independentemente da aliñación entre o rotador e a polarización da luz. Debido á actividade de rotación do cristal de cuarzo natural, tamén se pode usar como rotadores de polarización para que o plano de entrada do feixe polarizado linealmente xirará nun ángulo especial determinado polo espesor do cristal de cuarzo. Agora podemos ofrecer os rotadores para zurdos e destros. Debido a que xiran o plano de polarización nun ángulo específico, os rotadores de polarización de cuarzo cristalino son unha excelente alternativa ás placas onduladas e pódense usar para xirar toda a polarización da luz ao longo do eixe óptico, non só un compoñente singular da luz. A dirección de propagación da luz incidente debe ser perpendicular ao rotador.
Paralight Optics ofrece placas de ondas acromáticas, placas de ondas súper acromáticas, placas de ondas de orde cero cementadas, placas de ondas de orde cero con contacto óptico, placas de ondas de orde cero espaciadas por aire, placas de ondas de orde cero verdadeiras, placas de ondas de alta potencia de placa única, placas de ondas de ordes múltiples. , placas de ondas de dobre lonxitude de onda, placas de ondas de dobre lonxitude de onda de orde cero, placas de ondas de telecomunicacións, placas de ondas de orde cero de IR medio, retardadores de rombos de Fresnel, soportes de aneis para placas de ondas e rotadores de polarización de cuarzo.
Placas Ondas
Para obter información máis detallada sobre a óptica de polarización ou obter unha cotización, póñase en contacto connosco.
