Polarisatoren

Polarisatoren worden gedefinieerd door een paar sleutelparameters, waarvan sommige specifiek zijn voor polarisatie-optica. De belangrijkste parameters zijn:

⊙Transmissie: Deze waarde verwijst naar de transmissie van lineair gepolariseerd licht in de richting van de polarisatie-as, of naar de transmissie van ongepolariseerd licht door de polarisator. Parallelle transmissie is de transmissie van ongepolariseerd licht door twee polarisatoren met hun polarisatie-assen parallel uitgelijnd, terwijl gekruiste transmissie de transmissie is van ongepolariseerd licht door twee polarisatoren met hun polarisatie-assen gekruist. Voor ideale polarisatoren is de transmissie van lineair gepolariseerd licht evenwijdig aan de polarisatie-as 100%, parallelle transmissie 50% en gekruiste transmissie 0%. Niet-gepolariseerd licht kan worden beschouwd als een snel variërende willekeurige combinatie van p- en s-gepolariseerd licht. Een ideale lineaire polarisator zal slechts één van de twee lineaire polarisaties doorlaten, waardoor de aanvankelijke ongepolariseerde intensiteit I wordt verminderd₀met de helft, dat wil zeggen,ik=ik₀/2,dus parallelle transmissie (voor ongepolariseerd licht) is 50%. Voor lineair gepolariseerd licht met intensiteit I₀, kan de intensiteit die wordt uitgezonden door een ideale polarisator, I, worden beschreven door de wet van Malus, dat wil zeggen:ik=ik₀want²Øwaarbij θ de hoek is tussen de invallende lineaire polarisatie en de polarisatie-as. We zien dat voor parallelle assen 100% transmissie wordt bereikt, terwijl voor 90°-assen, ook wel gekruiste polarisatoren genoemd, er 0% transmissie is, dus gekruiste transmissie is 0%. In toepassingen in de echte wereld kan de transmissie echter nooit precies 0% zijn. Daarom worden polarisatoren gekenmerkt door een uitdovingsverhouding zoals hieronder beschreven, die kan worden gebruikt om de werkelijke transmissie door twee gekruiste polarisatoren te bepalen.

⊙Uitstervingsratio en mate van polarisatie: De polariserende eigenschappen van een lineaire polarisator worden doorgaans gedefinieerd door de mate van polarisatie of polarisatie-efficiëntie, dwz P = (T₁-T₂)/(T₁+T₂) en zijn uitdovingsratio, dwz ρp=T₂/T₁waarbij de belangrijkste transmissiewaarden van het lineair gepolariseerde licht door een polarisator T1 en T2 zijn. T1 is de maximale transmissie door de polarisator en treedt op wanneer de transmissie-as van de polarisator evenwijdig is aan de polarisatie van de invallende lineair gepolariseerde bundel; T2 is de minimale transmissie door de polarisator en treedt op wanneer de transmissie-as van de polarisator loodrecht staat op de polarisatie van de invallende lineair gepolariseerde bundel.

De uitdovingsprestatie van een lineaire polarisator wordt vaak uitgedrukt als 1 / ρp: 1. Deze parameter varieert van minder dan 100:1 (wat betekent dat je 100 keer meer transmissie hebt voor P-gepolariseerd licht dan S-gepolariseerd licht) voor economische bladpolarisatoren tot 10⁶:1 voor dubbelbrekende kristallijne polarisatoren van hoge kwaliteit. De uitdovingsverhouding varieert doorgaans met de golflengte en de invalshoek en moet voor een bepaalde toepassing worden geëvalueerd samen met andere factoren zoals kosten, grootte en gepolariseerde transmissie. Naast de uitdovingsratio kunnen we de prestaties van een polarisator meten door de efficiëntie te karakteriseren. De mate van polarisatie-efficiëntie wordt “contrast” genoemd. Deze verhouding wordt vaak gebruikt bij toepassingen met weinig licht waarbij intensiteitsverliezen van cruciaal belang zijn.

⊙Acceptatiehoek: De acceptatiehoek is de grootste afwijking van de ontwerpinvalshoek waarbij de polarisator nog steeds binnen de specificaties zal presteren. De meeste polarisatoren zijn ontworpen om te werken bij een invalshoek van 0 ° of 45 °, of onder de hoek van Brewster. De acceptatiehoek is belangrijk voor de uitlijning, maar is vooral van belang bij het werken met niet-gecollimeerde balken. Draadrooster- en dichroïsche polarisatoren hebben de grootste acceptatiehoeken, tot een volledige acceptatiehoek van bijna 90°.

⊙Constructie: Polarisatoren zijn er in vele vormen en uitvoeringen. Dunne-filmpolarisatoren zijn dunne films die lijken op optische filters. Polariserende plaatbundelsplitters zijn dunne, vlakke platen die onder een hoek ten opzichte van de straal zijn geplaatst. Polariserende kubusbundelsplitters bestaan ​​uit twee rechthoekige prisma's die aan de hypotenusa aan elkaar zijn gemonteerd.

Dubbelbrekende polarisatoren bestaan ​​uit twee kristallijne prisma's die aan elkaar zijn gemonteerd, waarbij de hoek van de prisma's wordt bepaald door het specifieke polarisatorontwerp.

⊙Heldere opening: De heldere opening is doorgaans het meest beperkend voor dubbelbrekende polarisatoren, aangezien de beschikbaarheid van optisch zuivere kristallen de grootte van deze polarisatoren beperkt. Dichroïsche polarisatoren hebben de grootste beschikbare heldere openingen, aangezien hun fabricage zich leent voor grotere afmetingen.

⊙Optische padlengte: De lengte van het licht moet door de polarisator reizen. Belangrijk voor dispersie, schadedrempels en ruimtebeperkingen: optische padlengtes kunnen aanzienlijk zijn bij dubbelbrekende polarisatoren, maar zijn meestal kort bij dichroïsche polarisatoren.

⊙Schadedrempel: De laserschadedrempel wordt bepaald door het gebruikte materiaal en het polarisatorontwerp, waarbij dubbelbrekende polarisatoren doorgaans de hoogste schadedrempel hebben. Cement is vaak het meest gevoelige element voor laserschade. Daarom hebben optisch gecontacteerde bundelsplitsers of dubbelbrekende polarisatoren met luchtafstand hogere schadedrempels.