Pregled
Polarizacijska optika koristi se za promjenu stanja polarizacije upadnog zračenja. Naša polarizacijska optika uključuje polarizatore, valne ploče/usporivače, depolarizatore, Faradayeve rotatore i optičke izolatore preko UV, vidljivog ili IR spektralnog područja.
Valne ploče, također poznate kao usporivači, prenose svjetlost i mijenjaju njezino stanje polarizacije bez prigušivanja, odstupanja ili pomicanja zrake. Oni to čine usporavanjem (ili kašnjenjem) jedne komponente polarizacije u odnosu na njezinu ortogonalnu komponentu. Valna ploča je optički element koji ima dvije glavne osi, sporu i brzu, koje razdvajaju upadnu polariziranu zraku u dvije međusobno okomite polarizirane zrake. Pojavljujuća zraka ponovno se kombinira kako bi oblikovala određenu jednu polariziranu zraku. Valne ploče proizvode pune, polu- i četvrtine valova usporavanja. Također su poznati kao retarder ili retardacijska ploča. U nepolariziranom svjetlu, valne ploče su ekvivalentne prozorima – obje su ravne optičke komponente kroz koje prolazi svjetlost.
⊙Četvrtvalna ploča: kada se linearno polarizirana svjetlost ulazi pod kutom od 45 stupnjeva u odnosu na os četvrtvalne ploče, izlaz je kružno polariziran, i obrnuto.
⊙Poluvalna ploča: Poluvalna ploča rotira linearno polariziranu svjetlost u bilo koju željenu orijentaciju. Kut rotacije dvostruki je kut između upadne polarizirane svjetlosti i optičke osi.
Laserska četvrtvalna ploča nultog reda s razmaknutim zrakom
Laserska zračno razmaknuta poluvalna ploča nultog reda
Valne ploče su idealne za kontrolu i analizu stanja polarizacije svjetlosti. Nude se u tri glavne vrste – nulti redoslijed, višestruki redoslijed i akromatski – od kojih svaki sadrži jedinstvene prednosti ovisno o primjeni. Dobro razumijevanje ključne terminologije i specifikacija pomaže u odabiru prave ploče s valovima, bez obzira na to koliko je optički sustav jednostavan ili složen.
Terminologija i specifikacije
⊙Dvolom: Valne ploče izrađene su od dvolomnih materijala, najčešće kristalnog kvarca. Dvolomni materijali imaju malo različite indekse loma za svjetlost polariziranu u različitim orijentacijama. Kao takvi, oni razdvajaju upadnu nepolariziranu svjetlost na njene paralelne i ortogonalne komponente prikazane na sljedećoj slici.
Dvolomni kristal kalcita koji razdvaja nepolariziranu svjetlost
⊙Brza os i spora os: Svjetlost polarizirana duž brze osi nailazi na niži indeks loma i putuje brže kroz valne ploče nego svjetlost polarizirana duž spore osi. Brza os je označena malom ravnom točkom ili točkom na promjeru brze osi nemontirane ploče s valovima ili oznakom na nosaču ćelije montirane ploče s valovima.
⊙Retardacija: Retardacija opisuje fazni pomak između komponente polarizacije projicirane duž brze osi i komponente projicirane duž spore osi. Retardacija je navedena u jedinicama stupnjeva, valova ili nanometara. Jedan puni val usporavanja je ekvivalentan 360°, ili broju nanometara na valnoj duljini od interesa. Tolerancija na kašnjenje obično se izražava u stupnjevima, prirodnim ili decimalnim dijelovima punog vala ili nanometrima. Primjeri tipičnih specifikacija kašnjenja i dopuštenih odstupanja su: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430 nm ± 2 nm.
Najpopularnije vrijednosti kašnjenja su λ/4, λ/2 i 1λ, ali druge vrijednosti mogu biti korisne u određenim primjenama. Na primjer, unutarnja refleksija od prizme uzrokuje fazni pomak između komponenti što može biti problematično; kompenzacijska valna ploča može vratiti željenu polarizaciju.
⊙Višestruki redoslijed: u valnim pločama višestrukog reda, ukupna retardacija je željena retardacija plus cijeli broj. Višak cijelog broja nema utjecaja na izvedbu, na isti način na koji sat koji danas pokazuje podne izgleda isto kao sat koji pokazuje podne tjedan dana kasnije – iako je dodano vrijeme, i dalje se čini isto. Iako su valne ploče višestrukog reda dizajnirane sa samo jednim dvolomnim materijalom, mogu biti relativno debele, što olakšava rukovanje i integraciju sustava. Velika debljina, međutim, čini valne ploče višestrukog reda osjetljivijima na pomake usporavanja uzrokovane pomakom valne duljine ili promjenama temperature okoline.
⊙Nulti redoslijed: Valna ploča nultog reda je dizajnirana da daje retardaciju od nula punih valova bez ekscesa, plus željeni udio. Na primjer, kvarcne valne ploče nultog reda sastoje se od dvije kvarcne valne ploče višestrukog reda čije su osi prekrižene tako da je efektivna retardacija razlika između njih. Standardna valna ploča nultog reda, također poznata kao složena valna ploča nultog reda, sastoji se od više valnih ploča od istog dvolomnog materijala koje su postavljene tako da su okomite na optičku os. Postavljanje više valnih ploča u slojeve uravnotežuje pomake usporenja do kojih dolazi u pojedinačnim valnim pločama, poboljšavajući stabilnost usporenja na pomake valnih duljina i promjene temperature okoline. Standardne valne ploče nultog reda ne poboljšavaju retardacijski pomak uzrokovan različitim upadnim kutom. Prava valna ploča nultog reda sastoji se od jednog dvolomnog materijala koji je prerađen u ultratanku ploču koja može biti debela samo nekoliko mikrona kako bi se postigla određena razina usporavanja nultog reda. Dok tankost ploče može otežati rukovanje ili montažu valne ploče, prave valne ploče nultog reda nude vrhunsku stabilnost usporavanja na pomak valne duljine, promjenu temperature okoline i drugačiji kut upada od ostalih valnih ploča. Valne ploče nultog reda pokazuju bolje performanse od valovitih ploča višestrukog reda. Pokazuju širi pojas i manju osjetljivost na promjene temperature i valne duljine te ih treba razmotriti za kritičnije primjene.
⊙Akromatski: Akromatske valne ploče sastoje se od dva različita materijala koji praktički eliminiraju kromatsku disperziju. Standardne akromatske leće izrađene su od dvije vrste stakla, koje se usklađuju kako bi se postigla željena žarišna duljina uz minimaliziranje ili uklanjanje kromatske aberacije. Akromatske valne ploče rade na istom osnovnom principu. Na primjer, Achromatic Waveplates izrađeni su od kristalnog kvarca i magnezijevog fluorida kako bi se postigla gotovo konstantna retardacija u širokom spektralnom pojasu.
⊙Super akromatske: Super akromatske valne ploče posebna su vrsta akromatske valne ploče koja se koristi za uklanjanje kromatske disperzije za mnogo šire valno područje. Mnoge super akromatske valne ploče mogu se koristiti i za vidljivi spektar kao i za NIR područje s približno istom, ako ne i boljom, ujednačenošću od tipičnih akromatskih valnih ploča. Dok su tipične akromatske valne ploče izrađene od kvarca i magnezijevog fluorida određene debljine, super akromatske valne ploče koriste dodatnu safirnu podlogu uz kvarc i magnezijev fluorid. Debljina sve tri podloge određena je strateški kako bi se eliminirala kromatska disperzija za veći raspon valnih duljina.
Vodič za odabir polarizatora
⊙Valovite ploče višestrukog reda
Ploča s valovima niskog (višestrukog) reda dizajnirana je tako da daje kašnjenje od nekoliko punih valova, plus željenu frakciju. To rezultira jednom, fizički robusnom komponentom sa željenim performansama. Sastoji se od jedne ploče kristalnog kvarca (nominalne debljine 0,5 mm). Čak i male promjene u valnoj duljini ili temperaturi rezultirat će značajnim promjenama u željenoj frakcijskoj retardanciji. Valne ploče s više reda su jeftinije i nalaze primjenu u mnogim primjenama gdje povećana osjetljivost nije važna. Dobar su izbor za korištenje s monokromatskim svjetlom u okruženju s kontroliranom klimom, obično se spajaju s laserom u laboratoriju. Nasuprot tome, aplikacije kao što je mineralogija iskorištavaju kromatski pomak (retardacija u odnosu na promjenu valne duljine) svojstven valnim pločama višestrukog reda.
Poluvalna ploča više reda
Četvrtvalna ploča više reda
Alternativa konvencionalnim valovitim pločama od kristalnog kvarca je Polimer Retarder Film. Ova je folija dostupna u nekoliko veličina i usporenja i po djeliću cijene ploča s kristalnim valovima. Filmski usporivači su superiorniji od kristalnog kvarca što se tiče primjene u smislu fleksibilnosti. Njihov tanki polimerni dizajn omogućuje jednostavno rezanje filma na željeni oblik i veličinu. Ove su folije idealne za uporabu u aplikacijama koje koriste LCD zaslone i optička vlakna. Polymer Retarder Film također je dostupan u akromatskim verzijama. Međutim, ovaj film ima nizak prag oštećenja i ne bi se trebao koristiti s izvorima svjetlosti velike snage poput lasera. Osim toga, njegova je uporaba ograničena na vidljivi spektar, tako da će UV, NIR ili IR aplikacije zahtijevati alternativu.
Valne ploče višestrukog reda znače da će kašnjenje puta svjetlosti proći određeni broj pomaka pune valne duljine uz frakcijsko usporavanje dizajna. Debljina valovite ploče s više reda uvijek je oko 0,5 mm. U usporedbi s valnim pločama nultog reda, valne ploče višeg reda osjetljivije su na valne duljine i promjene temperature. Međutim, oni su jeftiniji i široko se koriste u mnogim primjenama gdje povećana osjetljivost nije kritična.
⊙Valne ploče nultog reda
Kako je njihova ukupna retardacija mali postotak tipa višestrukog reda, retardacija za valne ploče nultog reda daleko je konstantnija s obzirom na varijacije temperature i valne duljine. U situacijama koje zahtijevaju veću stabilnost ili veće temperaturne ekskurzije, valne ploče nultog reda su idealan izbor. Primjeri primjene uključuju promatranje proširene spektralne valne duljine ili mjerenje instrumentom koji se koristi na terenu.
Poluvalna ploča nultog reda
Četvrtvalna ploča nultog reda
- Cementirana valna ploča nultog reda sastoji se od dvije kvarcne ploče s križanim brzim osima, a dvije su ploče cementirane UV epoksidom. Razlika u debljini između dvije ploče određuje usporavanje. Valne ploče nultog reda nude znatno manju ovisnost o promjeni temperature i valne duljine nego valne ploče više reda.
- Optički kontaktirana valna ploča nultog reda sastoji se od dviju kvarcnih ploča s križanim brzim osima, dvije su ploče izrađene metodom optičkog kontakta, optički put je bez epoksida.
- Zračno raspoređena valovna ploča nultog reda sastoji se od dviju kvarcnih ploča ugrađenih u nosač koji tvori zračni raspor između dviju kvarcnih ploča.
- Prava kvarcna ploča nultog reda izrađena je od jedne vrlo tanke kvarcne ploče. Mogu se ponuditi ili same kao pojedinačne ploče za primjene s visokim pragom oštećenja (veći od 1 GW/cm2) ili kao cementirane tanke kvarcne ploče na podlozi BK7 kako bi se osigurala čvrstoća kako bi se riješio problem lakog oštećenja.
- Valna ploča s dvostrukom valnom duljinom nultog reda može pružiti specifičnu retardaciju na dvije valne duljine (osnovna valna duljina i valna duljina drugog harmonika) u isto vrijeme. Valne ploče s dvije valne duljine posebno su korisne kada se koriste u kombinaciji s drugim komponentama osjetljivim na polarizaciju za odvajanje koaksijalnih laserskih zraka različitih valnih duljina. Valna ploča nultog reda dvostruke valne duljine široko se koristi u femtosekundnim laserima.
- Valna ploča za telekomunikacije samo je jedna kvarcna ploča, u usporedbi s cementiranom valovitom pločom nultog reda. Uglavnom se koristi u optičkoj komunikaciji. Telekomunikacijske valne ploče su tanke i kompaktne valne ploče posebno dizajnirane da zadovolje zahtjevne zahtjeve optičke komunikacijske komponente. Poluvalna ploča može se koristiti za rotiranje stanja polarizacije, dok se četvrtvalna ploča može koristiti za pretvaranje linearno polarizirane svjetlosti u kružno polarizacijsko stanje i obrnuto. Poluvalna ploča je debela oko 91 µm, četvrtina valne ploče uvijek nije 1/4 vala, već 3/4 vala, debljine oko 137 µm. Ove ultra tanke valne ploče osiguravaju najbolju propusnost temperature, propusnost kuta i propusnost valne duljine. Mala veličina ovih valovitih ploča također ih čini idealnim za smanjenje ukupne veličine paketa vašeg dizajna. Možemo osigurati prilagođene veličine prema vašem zahtjevu.
- Valna ploča srednjeg infracrvenog zračenja nultog reda sastoji se od dviju ploča s magnezijevim fluoridom (MgF2) s križanjem brzih osi, dvije su ploče izrađene metodom optičkog kontakta, optički put je bez epoksida. Razlika u debljini između dvije ploče određuje usporavanje. Srednje infracrvene valne ploče nultog reda naširoko se koriste u infracrvenim aplikacijama, idealno za raspon od 2,5-6,0 mikrona.
⊙Akromatske valovite ploče
Akromatske valne ploče slične su valnim pločama nultog reda osim što su dvije ploče izrađene od različitih dvolomnih kristala. Zbog kompenzacije dva materijala, akromatske valne ploče daleko su konstantnije čak i od valnih ploča nultog reda. Akromatska valna ploča slična je valnoj ploči nultog reda osim što su dvije ploče izrađene od različitih dvolomnih kristala. Budući da je disperzija dvoloma dva materijala različita, moguće je specificirati vrijednosti kašnjenja na širokom rasponu valnih duljina. Tako će retardacija biti manje osjetljiva na promjenu valne duljine. Ako situacija pokriva nekoliko spektralnih valnih duljina ili cijeli pojas (od ljubičaste do crvene, na primjer), akromatske valne ploče su idealan izbor.
NIR akromatska valna ploča
SWIR akromatska valna ploča
VIS akromatska valna ploča
⊙Super Achromatic Wave ploče
Ploče s akromatskim valovima slične su pločama s akromatskim valovima, umjesto da pružaju ravnu retardaciju u rasponu super širokopojasnih valnih duljina. Normalna akromatska valna ploča sastoji se od jedne kvarcne ploče i jedne MgF2 ploče, koja ima samo nekoliko stotina nanometarskih valnih duljina. Naše super akromatske valne ploče izrađene su od tri materijala, kvarca, MgF2 i safira, koji mogu pružiti ravno usporavanje na širem rasponu valnih duljina.
⊙Fresnel romb usporivači
Fresnel Rhomb usporivači koriste unutarnju refleksiju pod određenim kutovima unutar strukture prizme kako bi smanjili upadnu polariziranu svjetlost. Poput ploča s akromatskim valovima, mogu pružiti ravnomjerno usporavanje u širokom rasponu valnih duljina. Budući da usporavanje Fresnel Rhomb usporivača ovisi samo o indeksu loma i geometriji materijala, raspon valnih duljina je širi od Akromatske valne ploče izrađene od dvolomnog kristala. Single Fresnel Rhomb Retarders proizvodi fazno usporavanje od λ/4, izlazno svjetlo je paralelno s ulaznim svjetlom, ali bočno pomaknuto; Dvostruki Fresnel romb usporivač proizvodi fazno usporavanje od λ/2, sastoji se od dva jednostruka Fresnel romb usporivača. Nudimo standardne BK7 Fresnel Rhomb usporivače, drugi materijali poput ZnSe i CaF2 dostupni su na zahtjev. Ovi usporivači optimizirani su za korištenje s diodama i vlaknima. Budući da Fresnel Rhomb usporivači funkcioniraju na temelju potpunog unutarnjeg odraza, mogu se koristiti za širokopojasnu ili akromatsku upotrebu.
Fresnel romb usporivači
⊙Polarizacijski rotatori od kristalnog kvarca
Polarizacijski rotatori kristalnog kvarca su pojedinačni kristali kvarca koji rotiraju polarizaciju upadne svjetlosti neovisno o poravnanju između rotatora i polarizacije svjetlosti. Zbog rotacijske aktivnosti prirodnog kvarcnog kristala, također se može koristiti kao polarizacijski rotator tako da će ravnina ulazne linearno polarizirane zrake biti zakrenuta pod posebnim kutom koji je određen debljinom kvarcnog kristala. Kod nas sada možete ponuditi ljevoruke i desnokretne rotatore. Budući da zakreću ravninu polarizacije za određeni kut, kristalni kvarcni polarizacijski rotatori izvrsna su alternativa valnim pločama i mogu se koristiti za rotaciju cijele polarizacije svjetlosti duž optičke osi, a ne samo pojedine komponente svjetlosti. Smjer širenja upadne svjetlosti mora biti okomit na rotator.
Paralight Optics nudi akromatske valne ploče, super akromatske valne ploče, cementirane valne ploče nultog reda, optički kontaktne valne ploče nultog reda, zračne valne ploče nultog reda, valne ploče istinskog nultog reda, valne ploče s jednom pločom velike snage, valne ploče višestrukog reda , valne ploče s dvije valne duljine, valne ploče s dvostrukom valnom duljinom nultog reda, valne ploče s telekomunikacijskim signalima, valne ploče srednjeg IR nultog reda, Fresnel Rhomb usporivači, prstenasti držači za valne ploče i kvarcni polarizacijski rotatori.
Valne ploče
Za detaljnije informacije o polarizacijskoj optici ili dobivanje ponude, kontaktirajte nas.
