Panoramica
Le ottiche di polarizzazione vengono utilizzate per modificare lo stato di polarizzazione della radiazione incidente. Le nostre ottiche di polarizzazione includono polarizzatori, piastre d'onda/ritardanti, depolarizzatori, rotatori di Faraday e isolatori ottici nelle gamme spettrali UV, visibile o IR.
Le piastre d'onda, note anche come ritardanti, trasmettono la luce e modificano il suo stato di polarizzazione senza attenuare, deviare o spostare il raggio. Lo fanno ritardando (o ritardando) una componente della polarizzazione rispetto alla sua componente ortogonale. Una lastra ondulata è un elemento ottico avente due assi principali, lento e veloce, che risolvono un fascio polarizzato incidente in due fasci polarizzati reciprocamente perpendicolari. Il fascio emergente si ricombina per formare un particolare fascio singolo polarizzato. Le piastre d'onda producono onde di ritardo complete, mezze e quarti. Sono anche conosciuti come rallentatore o piastra di ritardo. Nella luce non polarizzata, le lastre ondulate sono equivalenti alle finestre: sono entrambi componenti ottici piatti attraverso i quali passa la luce.
⊙Piastra a quarto d'onda: quando la luce polarizzata linearmente viene immessa a 45 gradi rispetto all'asse di una piastra a quarto d'onda, l'uscita è polarizzata circolarmente e viceversa.
⊙Piastra a semionda: una piastra a semionda ruota la luce polarizzata linearmente in qualsiasi orientamento desiderato. L'angolo di rotazione è il doppio dell'angolo tra la luce polarizzata incidente e l'asse ottico.
Piastra a quarto d'onda distanziata in aria di ordine zero laser
Piastra a semionda distanziata in aria di ordine zero laser
Le piastre Wave sono ideali per controllare e analizzare lo stato di polarizzazione della luce. Sono offerti in tre tipi principali: ordine zero, ordine multiplo e acromatico, ciascuno contenente vantaggi unici a seconda dell'applicazione in questione. Una profonda conoscenza delle terminologie e delle specifiche chiave aiuta a scegliere la lastra d'onda giusta, indipendentemente da quanto semplice o complesso sia il sistema ottico.
Terminologia e specifiche
⊙Birifrangenza: le piastre ondulate sono realizzate con materiali birifrangenti, più comunemente cristallo di quarzo. I materiali birifrangenti hanno indici di rifrazione leggermente diversi per la luce polarizzata in diversi orientamenti. In quanto tali, separano la luce incidente non polarizzata nelle sue componenti parallele e ortogonali mostrate nella figura seguente.
Cristallo di calcite birifrangente che separa la luce non polarizzata
⊙Asse veloce e asse lento: la luce polarizzata lungo l'asse veloce incontra un indice di rifrazione inferiore e viaggia più velocemente attraverso le piastre ondulate rispetto alla luce polarizzata lungo l'asse lento. L'asse veloce è indicato da un piccolo punto piatto o punto sul diametro dell'asse veloce di una piastra ondulata non montata, o da un segno sul supporto della cella di una piastra ondulata montata.
⊙Ritardo: il ritardo descrive lo sfasamento tra la componente di polarizzazione proiettata lungo l'asse veloce e la componente proiettata lungo l'asse lento. Il ritardo è specificato in unità di gradi, onde o nanometri. Un'onda intera di ritardo equivale a 360°, ovvero al numero di nanometri della lunghezza d'onda di interesse. La tolleranza sul ritardo è generalmente espressa in gradi, frazioni naturali o decimali di un'onda intera o nanometri. Esempi di specifiche e tolleranze di ritardo tipiche sono: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430 nm ± 2 nm.
I valori di ritardo più comuni sono λ/4, λ/2 e 1λ, ma altri valori possono essere utili in determinate applicazioni. Ad esempio, la riflessione interna di un prisma provoca uno sfasamento tra i componenti che può creare problemi; una piastra d'onda compensatrice può ripristinare la polarizzazione desiderata.
⊙Ordine multiplo: nelle piastre d'onda a ordine multiplo, il ritardo totale è il ritardo desiderato più un numero intero. La parte intera in eccesso non ha alcun effetto sulle prestazioni, allo stesso modo in cui un orologio che indica mezzogiorno oggi appare uguale a uno che indica mezzogiorno una settimana dopo – nonostante sia stata aggiunta l'ora, appare sempre la stessa. Sebbene le piastre d'onda di ordine multiplo siano progettate con un solo materiale birifrangente, possono essere relativamente spesse, il che facilita la manipolazione e l'integrazione del sistema. L'elevato spessore, tuttavia, rende le piastre d'onda di ordine multiplo più suscettibili agli spostamenti di ritardo causati dallo spostamento della lunghezza d'onda o dai cambiamenti della temperatura ambiente.
⊙Ordine zero: la piastra d'onda di ordine zero è progettata per fornire un ritardo di onde intere pari a zero senza eccessi, più la frazione desiderata. Ad esempio, le piastre d'onda al quarzo di ordine zero sono costituite da due piastre d'onda al quarzo di ordine multiplo con i loro assi incrociati in modo che il ritardo effettivo sia la differenza tra loro. La piastra d'onda di ordine zero standard, nota anche come piastra d'onda di ordine zero composta, è costituita da più piastre d'onda dello stesso materiale birifrangente che sono state posizionate in modo che siano perpendicolari all'asse ottico. La stratificazione di più piastre ondulate controbilancia gli spostamenti di ritardo che si verificano nelle singole piastre ondulate, migliorando la stabilità del ritardo rispetto agli spostamenti di lunghezza d'onda e ai cambiamenti della temperatura ambiente. Le piastre d'onda standard di ordine zero non migliorano lo spostamento del ritardo causato da un diverso angolo di incidenza. Una vera lastra d'onda di ordine zero è composta da un singolo materiale birifrangente che è stato trasformato in una lastra ultrasottile che può avere uno spessore di solo pochi micron per ottenere uno specifico livello di ritardo all'ordine zero. Sebbene la sottigliezza della piastra possa rendere più difficile la manipolazione o il montaggio della piastra d'onda, le vere piastre d'onda di ordine zero offrono una stabilità di ritardo superiore allo spostamento della lunghezza d'onda, al cambiamento della temperatura ambiente e a un diverso angolo di incidenza rispetto ad altre piastre d'onda. Le piastre con onda a ordine zero mostrano prestazioni migliori rispetto alle piastre con onda a ordine multiplo. Mostrano una larghezza di banda più ampia e una sensibilità inferiore ai cambiamenti di temperatura e lunghezza d'onda e dovrebbero essere presi in considerazione per applicazioni più critiche.
⊙Acromatico: le piastre d'onda acromatiche sono costituite da due materiali diversi che praticamente eliminano la dispersione cromatica. Le lenti acromatiche standard sono costituite da due tipi di vetro, abbinati per ottenere la lunghezza focale desiderata riducendo al minimo o rimuovendo l'aberrazione cromatica. Le piastre d'onda acromatiche funzionano secondo lo stesso principio di base. Ad esempio, le piastre d'onda acromatiche sono realizzate con cristalli di quarzo e fluoruro di magnesio per ottenere un ritardo quasi costante su un'ampia banda spettrale.
⊙Super acromatico: le piastre d'onda super acromatiche sono un tipo speciale di piastre d'onda acromatiche che vengono utilizzate per eliminare la dispersione cromatica per una banda d'onda molto più ampia. Molte piastre d'onda super acromatiche possono essere utilizzate sia per lo spettro visibile che per la regione NIR con un'uniformità quasi identica, se non migliore, rispetto alle tipiche piastre d'onda acromatiche. Laddove le tipiche piastre d'onda acromatiche sono realizzate in quarzo e fluoruro di magnesio di spessori specifici, le piastre d'onda super acromatiche utilizzano un substrato extra di zaffiro insieme a quarzo e fluoruro di magnesio. Lo spessore di tutti e tre i substrati è determinato strategicamente per eliminare la dispersione cromatica per una gamma più ampia di lunghezze d'onda.
Guida alla selezione del polarizzatore
⊙Piastre Wave per ordini multipli
La piastra d'onda di ordine basso (multiplo) è progettata per fornire un ritardo di diverse onde intere, più la frazione desiderata. Ciò si traduce in un unico componente fisicamente robusto con le prestazioni desiderate. È costituito da un'unica lastra di cristallo di quarzo (nominalmente 0,5 mm di spessore). Anche piccoli cambiamenti nella lunghezza d'onda o nella temperatura daranno luogo a cambiamenti significativi nel ritardo frazionario desiderato. Le piastre ondulate multiordine sono meno costose e trovano impiego in molte applicazioni in cui l'aumento della sensibilità non è importante. Sono una buona scelta per l'uso con luce monocromatica in un ambiente climatizzato e in genere sono accoppiati con un laser in un laboratorio. Al contrario, applicazioni come la mineralogia sfruttano lo spostamento cromatico (ritardo rispetto al cambiamento di lunghezza d'onda) inerente alle piastre d'onda di ordine multiplo.
Piastra a mezza onda multiordine
Piastra a quarto d'onda multiordine
Un'alternativa alle tradizionali piastre ondulate al quarzo cristallino è la pellicola ritardante polimerica. Questa pellicola è disponibile in diversi formati e ritardi e ad una frazione del prezzo delle lastre a onda cristallina. I ritardanti della pellicola sono superiori ai cristalli di quarzo dal punto di vista applicativo in termini di flessibilità. Il loro sottile design polimerico consente un facile taglio della pellicola nella forma e nelle dimensioni necessarie. Queste pellicole sono ideali per l'uso in applicazioni che utilizzano LCD e fibre ottiche. Il film ritardante polimerico è disponibile anche nelle versioni acromatiche. Questa pellicola, tuttavia, ha una soglia di danno bassa e non deve essere utilizzata con sorgenti luminose ad alta potenza come i laser. Inoltre, il suo utilizzo è limitato allo spettro visibile, quindi le applicazioni UV, NIR o IR richiederanno un'alternativa.
Piastre d'onda di ordine multiplo significano che il ritardo di un percorso luminoso subirà un certo numero di spostamenti completi della lunghezza d'onda oltre al ritardo di progettazione frazionario. Lo spessore della piastra ondulata multiordine è sempre di circa 0,5 mm. Rispetto alle piastre d'onda di ordine zero, le piastre d'onda multiordine sono più sensibili ai cambiamenti di lunghezza d'onda e di temperatura. Tuttavia, sono meno costosi e ampiamente utilizzati in molte applicazioni in cui la maggiore sensibilità non è critica.
⊙Piastre Onda di ordine zero
Poiché il loro ritardo totale è una piccola percentuale del tipo a ordine multiplo, il ritardo per le piastre d'onda di ordine zero è molto più costante rispetto alle variazioni di temperatura e lunghezza d'onda. In situazioni che richiedono maggiore stabilità o che richiedono maggiori escursioni termiche, le piastre d'onda di ordine zero sono la scelta ideale. Esempi di applicazione includono l'osservazione di una lunghezza d'onda spettrale ampliata o l'esecuzione di misurazioni con uno strumento utilizzato sul campo.
Piastra a semionda di ordine zero
Piastra a quarto d'onda di ordine zero
- Una piastra d'onda di ordine zero cementata è costruita da due piastre di quarzo con il loro asse veloce incrociato, le due piastre sono cementate con resina epossidica UV. La differenza di spessore tra le due piastre determina il ritardo. Le piastre d'onda di ordine zero offrono una dipendenza sostanzialmente inferiore dalla temperatura e dal cambiamento della lunghezza d'onda rispetto alle piastre d'onda di ordine multiplo.
- Una piastra d'onda di ordine zero a contatto ottico è costruita da due piastre di quarzo con il loro asse veloce incrociato, le due piastre sono costruite con il metodo a contatto ottico, il percorso ottico è privo di resina epossidica.
- Una piastra d'onda di ordine zero spaziata in aria è costruita da due piastre di quarzo installate in un supporto che forma un traferro tra le due piastre di quarzo.
- Una vera lastra di quarzo di ordine zero è costituita da un'unica lastra di quarzo molto sottile. Possono essere offerti da soli come lastra singola per applicazioni con soglia di danno elevata (maggiore di 1 GW/cm2), oppure come lastra di quarzo sottile cementata su un substrato BK7 per fornire resistenza e risolvere il problema di essere facilmente danneggiati.
- Una piastra d'onda a doppia lunghezza d'onda di ordine zero può fornire un ritardo specifico a due lunghezze d'onda (la lunghezza d'onda fondamentale e la lunghezza d'onda della seconda armonica) contemporaneamente. Le piastre d'onda a doppia lunghezza d'onda sono particolarmente utili se utilizzate insieme ad altri componenti sensibili alla polarizzazione per separare raggi laser coassiali di diversa lunghezza d'onda. Una piastra d'onda a doppia lunghezza d'onda di ordine zero è ampiamente utilizzata nei laser a femtosecondi.
- Una piastra d'onda per telecomunicazioni è solo una piastra di quarzo, rispetto alla piastra d'onda di ordine zero cementata. Viene utilizzato principalmente nella comunicazione in fibra. Le piastre d'onda per telecomunicazioni sono piastre d'onda sottili e compatte appositamente progettate per soddisfare i requisiti esigenti dei componenti di comunicazione in fibra. La piastra a semionda può essere utilizzata per ruotare lo stato di polarizzazione mentre la piastra a quarto d'onda può essere utilizzata per convertire la luce polarizzata linearmente in uno stato di polarizzazione circolare e viceversa. La mezza piastra d'onda ha uno spessore di circa 91μm, la piastra a quarto d'onda non è sempre a 1/4 d'onda ma a 3/4 d'onda, con uno spessore di circa 137μm. Queste piastre d'onda ultrasottili garantiscono la migliore larghezza di banda di temperatura, larghezza di banda angolare e larghezza di banda della lunghezza d'onda. Le dimensioni ridotte di queste piastre d'onda le rendono ideali anche per ridurre le dimensioni complessive del pacchetto del tuo progetto. Possiamo fornire dimensioni personalizzate secondo la vostra richiesta.
- Una piastra d'onda di ordine zero del medio infrarosso è costruita da due piastre di fluoruro di magnesio (MgF2) con il loro asse veloce incrociato, le due piastre sono costruite con il metodo del contatto ottico, il percorso ottico è privo di resina epossidica. La differenza di spessore tra le due piastre determina il ritardo. Le piastre d'onda di ordine zero del medio infrarosso sono ampiamente utilizzate nelle applicazioni a infrarossi, idealmente per un intervallo di 2,5-6,0 micron.
⊙Lastre Wave acromatiche
Le piastre d'onda acromatiche sono simili alle piastre d'onda di ordine zero, tranne per il fatto che le due piastre sono costituite da diversi cristalli birifrangenti. A causa della compensazione di due materiali, le piastre d'onda acromatiche sono molto più costanti anche delle piastre d'onda di ordine zero. Una piastra ondulata acromatica è simile alla piastra ondulata di ordine zero, tranne per il fatto che le due piastre sono costituite da diversi cristalli birifrangenti. Poiché la dispersione della birifrangenza di due materiali è diversa, è possibile specificare i valori di ritardo in un ampio intervallo di lunghezze d'onda. Quindi il ritardo sarà meno sensibile al cambiamento della lunghezza d'onda. Se la situazione copre diverse lunghezze d'onda spettrali o un'intera banda (ad esempio dal viola al rosso), le piastre d'onda acromatiche sono la scelta ideale.
Piastra Onda Acromatica NIR
Piastra Onda Acromatica SWIR
Piastra Onda Acromatica VIS
⊙Lastre Wave super acromatiche
Le piastre a onde super acromatiche sono simili alle piastre a onde acromatiche, fornendo piuttosto un ritardo piatto su una gamma di lunghezze d'onda a banda super larga. La normale piastra d'onda acromatica è costituita da una piastra di quarzo e una piastra di MgF2, che ha solo poche centinaia di nanometri di lunghezza d'onda. Le nostre piastre d'onda super acromatiche sono realizzate con tre materiali, quarzo, MgF2 e zaffiro, che possono fornire un ritardo piatto su una gamma di lunghezze d'onda più ampia.
⊙Rallentatori a rombo di Fresnel
I rallentatori a rombo di Fresnel utilizzano la riflessione interna ad angoli specifici all'interno della struttura del prisma per impartire un ritardo alla luce polarizzata incidente. Come le piastre Achromatic Wave, possono fornire un ritardo uniforme su un'ampia gamma di lunghezze d'onda. Poiché il ritardo dei ritardanti del rombo di Fresnel dipende solo dall'indice di rifrazione e dalla geometria del materiale, la gamma di lunghezze d'onda è più ampia rispetto alla piastra d'onda acromatica realizzata con cristallo birifrangente. Un singolo rallentatore a rombo di Fresnel produce un ritardo di fase di λ/4, la luce in uscita è parallela alla luce in ingresso, ma spostata lateralmente; Un rallentatore a rombo di Fresnel doppio produce un ritardo di fase di λ/2, è costituito da due rallentatori a rombo di Fresnel singolo. Forniamo ritardanti standard a rombo di Fresnel BK7, altri materiali come ZnSe e CaF2 sono disponibili su richiesta. Questi ritardanti sono ottimizzati per l'uso con applicazioni a diodi e fibre. Poiché i ritardatori a rombo di Fresnel funzionano in base alla riflessione interna totale, possono essere utilizzati per uso a banda larga o acromatico.
Rallentatori a rombo di Fresnel
⊙Rotatori di polarizzazione al quarzo cristallino
I rotatori di polarizzazione al quarzo cristallino sono singoli cristalli di quarzo che ruotano la polarizzazione della luce incidente indipendentemente dall'allineamento tra il rotatore e la polarizzazione della luce. A causa dell'attività di rotazione del cristallo di quarzo naturale, può anche essere utilizzato come rotatore di polarizzazione in modo che il piano del raggio polarizzato linearmente in ingresso venga ruotato con un angolo speciale determinato dallo spessore del cristallo di quarzo. Ora possiamo offrire rotatori per mancini e destrimani. Poiché ruotano il piano di polarizzazione di un angolo specifico, i rotatori di polarizzazione al quarzo cristallino sono un'ottima alternativa alle piastre ondulate e possono essere utilizzati per ruotare l'intera polarizzazione della luce lungo l'asse ottico, non solo un singolo componente della luce. La direzione di propagazione della luce incidente deve essere perpendicolare al rotatore.
Paralight Optics offre piastre d'onda acromatiche, piastre d'onda super acromatiche, piastre d'onda di ordine zero cementate, piastre d'onda di ordine zero a contatto ottico, piastre d'onda di ordine zero distanziate in aria, piastre d'onda di ordine zero vero, piastre d'onda ad alta potenza a piastra singola, piastre d'onda multiordine. , Piastre d'onda a doppia lunghezza d'onda, piastre d'onda a doppia lunghezza d'onda di ordine zero, piastre per onde per telecomunicazioni, piastre d'onda di ordine zero per IR medio, rallentatori di rombo di Fresnel, supporti per anelli per piastre d'onda e rotatori di polarizzazione al quarzo.
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