Overzicht
Polarisatie-optiek wordt gebruikt om de polarisatietoestand van invallende straling te veranderen. Onze polarisatie-optieken omvatten polarisatoren, golfplaten/vertragers, depolarisatoren, Faraday Rotators en optische isolatoren over het UV-, zichtbare of IR-spectrale bereik.
Golfplaten, ook bekend als retarders, zenden licht uit en wijzigen de polarisatietoestand ervan zonder de straal te verzwakken, af te wijken of te verplaatsen. Ze doen dit door één component van de polarisatie te vertragen (of te vertragen) ten opzichte van zijn orthogonale component. Een golfplaat is een optisch element met twee hoofdassen, langzaam en snel, die een invallende gepolariseerde bundel opsplitsen in twee onderling loodrecht gepolariseerde bundels. De uittredende straal wordt opnieuw gecombineerd om een bepaalde, enkele gepolariseerde straal te vormen. Golfplaten produceren volledige, halve en kwart golven van vertraging. Ze worden ook wel retarder of retardatieplaat genoemd. Bij ongepolariseerd licht zijn golfplaten gelijk aan vensters: het zijn beide platte optische componenten waar licht doorheen gaat.
⊙Kwartgolfplaat: wanneer lineair gepolariseerd licht wordt ingevoerd onder een hoek van 45 graden ten opzichte van de as van een kwartgolfplaat, is de uitvoer circulair gepolariseerd, en omgekeerd.
⊙Halve golfplaat: Een halve golfplaat roteert lineair gepolariseerd licht naar elke gewenste oriëntatie. De rotatiehoek is tweemaal de hoek tussen het invallende gepolariseerde licht en de optische as.
Laser Zero Order luchtgeplaatste kwartgolfplaat
Laser Zero Order luchtgeplaatste halfgolfplaat
Golfplaten zijn ideaal voor het controleren en analyseren van de polarisatietoestand van licht. Ze worden aangeboden in drie hoofdtypen – nulde orde, meervoudige orde en achromatisch – elk met unieke voordelen, afhankelijk van de betreffende toepassing. Een goed begrip van de belangrijkste terminologieën en specificaties helpt bij het kiezen van de juiste golfplaat, hoe eenvoudig of complex het optische systeem ook is.
Terminologie en specificaties
⊙Dubbele breking: Golfplaten zijn gemaakt van dubbelbrekende materialen, meestal kristalkwarts. Dubbelbrekende materialen hebben enigszins verschillende brekingsindices voor licht dat in verschillende oriëntaties is gepolariseerd. Als zodanig scheiden ze invallend ongepolariseerd licht in zijn parallelle en orthogonale componenten, weergegeven in de volgende afbeelding.
Dubbelbrekend calcietkristal dat ongepolariseerd licht scheidt
⊙Snelle as en langzame as: Licht gepolariseerd langs de snelle as ontmoet een lagere brekingsindex en reist sneller door golfplaten dan licht gepolariseerd langs de langzame as. De snelle as wordt aangegeven door een kleine platte vlek of punt op de diameter van de snelle as van een niet-gemonteerde golfplaat, of een markering op de celbevestiging van een gemonteerde golfplaat.
⊙Vertraging: Vertraging beschrijft de faseverschuiving tussen de polarisatiecomponent geprojecteerd langs de snelle as en de component geprojecteerd langs de langzame as. De vertraging wordt gespecificeerd in eenheden van graden, golven of nanometers. Eén volledige vertragingsgolf komt overeen met 360°, oftewel het aantal nanometers bij de betreffende golflengte. Tolerantie op vertraging wordt doorgaans uitgedrukt in graden, natuurlijke of decimale fracties van een volledige golf, of nanometers. Voorbeelden van typische vertragingsspecificaties en toleranties zijn: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430 nm ± 2 nm.
De meest populaire vertragingswaarden zijn λ/4, λ/2 en 1λ, maar andere waarden kunnen in bepaalde toepassingen nuttig zijn. Interne reflectie van een prisma veroorzaakt bijvoorbeeld een faseverschuiving tussen componenten die lastig kan zijn; een compenserende golfplaat kan de gewenste polarisatie herstellen.
⊙Meervoudige orde: Bij golfplaten met meerdere ordes is de totale vertraging de gewenste vertraging plus een geheel getal. Het teveel aan gehele getallen heeft geen effect op de prestatie, net zoals een klok die vandaag de middag aangeeft er hetzelfde uitziet als een klok die een week later twaalf uur aangeeft. Hoewel de tijd is toegevoegd, ziet deze er nog steeds hetzelfde uit. Hoewel golfplaten van meerdere ordes zijn ontworpen met slechts één dubbelbrekend materiaal, kunnen ze relatief dik zijn, wat het hanteren en de systeemintegratie vergemakkelijkt. De grote dikte maakt golfplaten van meerdere ordes echter gevoeliger voor vertragingsverschuivingen veroorzaakt door golflengteverschuiving of veranderingen in de omgevingstemperatuur.
⊙Nulorde: De golfplaat van de nulde orde is ontworpen om een vertraging van nul volledige golven te geven zonder overmaat, plus de gewenste fractie. Zero Order Quartz Wave-platen bestaan bijvoorbeeld uit twee kwartsgolfplaten van meerdere ordes met hun assen gekruist, zodat de effectieve vertraging het verschil daartussen is. De standaard nulde orde golfplaat, ook wel een samengestelde nulde orde golfplaat genoemd, bestaat uit meerdere golfplaten van hetzelfde dubbelbrekende materiaal die zo zijn gepositioneerd dat ze loodrecht op de optische as staan. Het in lagen aanbrengen van meerdere golfplaten compenseert de vertragingsverschuivingen die optreden in de individuele golfplaten, waardoor de vertragingsstabiliteit bij golflengteverschuivingen en veranderingen in de omgevingstemperatuur wordt verbeterd. Standaard golfplaten van de nulde orde verbeteren de vertragingsverschuiving veroorzaakt door een andere invalshoek niet. Een echte nulde-orde golfplaat bestaat uit een enkel dubbelbrekend materiaal dat is verwerkt tot een ultradunne plaat die slechts een paar micron dik kan zijn om een specifiek niveau van vertraging bij de nulde orde te bereiken. Hoewel de dunheid van de plaat het hanteren of monteren van de golfplaat moeilijker kan maken, bieden echte nulde-golfplaten superieure vertragingsstabiliteit bij golflengteverschuiving, verandering van omgevingstemperatuur en een andere invalshoek dan andere golfplaten. Zero Order Wave-platen presteren beter dan golfplaten met meerdere bestellingen. Ze vertonen een bredere bandbreedte en een lagere gevoeligheid voor temperatuur- en golflengteveranderingen en moeten worden overwogen voor meer kritische toepassingen.
⊙Achromatisch: Achromatische golfplaten bestaan uit twee verschillende materialen die chromatische dispersie vrijwel elimineren. Standaard achromatische lenzen zijn gemaakt van twee soorten glas, die op elkaar zijn afgestemd om de gewenste brandpuntsafstand te bereiken en tegelijkertijd chromatische aberratie te minimaliseren of te verwijderen. Achromatische golfplaten werken volgens hetzelfde basisprincipe. Achromatische golfplaten zijn bijvoorbeeld gemaakt van kristalkwarts en magnesiumfluoride om een vrijwel constante vertraging over een brede spectrale band te bereiken.
⊙Superachromatisch: Superachromatische golfplaten zijn een speciaal type achromatische golfplaat die worden gebruikt om chromatische dispersie te elimineren voor een veel bredere golfband. Veel superachromatische golfplaten kunnen worden gebruikt voor zowel het zichtbare spectrum als het NIR-gebied met vrijwel dezelfde, zo niet betere, uniformiteit dan typische achromatische golfplaten. Waar typische achromatische golfplaten zijn gemaakt van kwarts en magnesiumfluoride van specifieke diktes, gebruiken superachromatische golfplaten een extra saffiersubstraat samen met kwarts en magnesiumfluoride. De dikte van alle drie de substraten wordt strategisch bepaald om chromatische dispersie voor een groter golflengtebereik te elimineren.
Selectiegids voor polarisator
⊙Meerdere bestellingen Wave-platen
De lage (meervoudige) golfplaat is ontworpen om een vertraging van meerdere volledige golven te geven, plus de gewenste fractie. Dit resulteert in één fysiek robuust onderdeel met de gewenste prestaties. Het bestaat uit een enkele plaat kristalkwarts (nominaal 0,5 mm dik). Zelfs kleine veranderingen in golflengte of temperatuur zullen resulteren in significante veranderingen in de gewenste fractionele vertraging. Golfplaten met meerdere ordes zijn minder duur en worden gebruikt in veel toepassingen waarbij de verhoogde gevoeligheden niet belangrijk zijn. Ze zijn een goede keuze voor gebruik met monochromatisch licht in een klimaatgecontroleerde omgeving; ze worden doorgaans gekoppeld aan een laser in een laboratorium. Daarentegen maken toepassingen zoals mineralogie gebruik van de chromatische verschuiving (vertraging versus golflengteverandering) die inherent is aan golfplaten van meerdere ordes.
Halve golfplaat voor meerdere bestellingen
Multi-order kwartgolfplaat
Een alternatief voor conventionele kristallijne kwartsgolfplaten is Polymer Retarder Film. Deze film is verkrijgbaar in verschillende maten en vertragingen en tegen een fractie van de prijs van kristallijne golfplaten. Filmvertragers zijn qua toepassing superieur aan kristalkwarts wat betreft flexibiliteit. Hun dunne polymere ontwerp zorgt ervoor dat de film gemakkelijk in de gewenste vorm en maat kan worden gesneden. Deze films zijn ideaal voor gebruik in toepassingen waarbij gebruik wordt gemaakt van LCD's en glasvezel. Polymer Retarder Film is ook verkrijgbaar in achromatische versies. Deze film heeft echter een lage schadedrempel en mag niet worden gebruikt met krachtige lichtbronnen zoals lasers. Bovendien is het gebruik ervan beperkt tot het zichtbare spectrum, dus voor UV-, NIR- of IR-toepassingen is een alternatief nodig.
Golfplaten van meerdere ordes betekenen dat de vertraging van een lichtpad een bepaald aantal volledige golflengteverschuivingen zal ondergaan naast de fractionele ontwerpvertraging. De dikte van golfplaten met meerdere bestellingen is altijd ongeveer 0,5 mm. Vergeleken met golfplaten van de nulde orde zijn golfplaten met meerdere ordes gevoeliger voor golflengte- en temperatuurveranderingen. Ze zijn echter minder duur en worden veel gebruikt in veel toepassingen waarbij de verhoogde gevoeligheden niet kritisch zijn.
⊙Zero Order Wave-platen
Omdat hun totale vertraging een klein percentage bedraagt van het meervoudige ordetype, is de vertraging voor golfplaten van de nulde orde veel constanter met betrekking tot temperatuur- en golflengtevariaties. In situaties die meer stabiliteit vereisen of grotere temperatuurschommelingen vereisen, zijn nulde-orde golfplaten de ideale keuze. Toepassingsvoorbeelden zijn onder meer het observeren van een verbrede spectrale golflengte of het uitvoeren van metingen met een instrument dat in het veld wordt gebruikt.
Nul-orde halfgolfplaat
Zero Order kwartgolfplaat
- Een gecementeerde nulde-orde golfplaat is opgebouwd uit twee kwartsplaten met hun snelle as gekruist, de twee platen zijn gecementeerd met UV-epoxy. Het verschil in dikte tussen de twee platen bepaalt de vertraging. Golfplaten van nulde orde bieden een aanzienlijk lagere afhankelijkheid van temperatuur- en golflengteverandering dan golfplaten van meerdere ordes.
- Een optisch gecontacteerde nulde-orde golfplaat is opgebouwd uit twee kwartsplaten met hun snelle as gekruist. De twee platen zijn geconstrueerd volgens de optisch gecontacteerde methode, het optische pad is epoxyvrij.
- Een luchtgescheiden nulde-ordegolfplaat wordt geconstrueerd door twee kwartsplaten die zijn geïnstalleerd in een houder die een luchtspleet vormt tussen de twee kwartsplaten.
- Een echte nulde-orde kwartsplaat is gemaakt van een enkele kwartsplaat die erg dun is. Ze kunnen op zichzelf worden aangeboden als een enkele plaat voor toepassingen met een hoge schadedrempel (groter dan 1 GW/cm2), of als een gecementeerde dunne kwartsplaat op een BK7-substraat om sterkte te bieden en het probleem van gemakkelijk beschadigen op te lossen.
- Een golfplaat met dubbele golflengte van nulde orde kan tegelijkertijd een specifieke vertraging bieden bij twee golflengten (de fundamentele golflengte en de tweede harmonische golflengte). Golfplaten met dubbele golflengte zijn vooral nuttig wanneer ze worden gebruikt in combinatie met andere polarisatiegevoelige componenten om coaxiale laserbundels met verschillende golflengten te scheiden. Een golfplaat met dubbele golflengte van nulde orde wordt veel gebruikt in femtosecondelasers.
- Een telecomgolfplaat is slechts één kwartsplaat, vergeleken met een gecementeerde echte nulde-golfplaat. Het wordt voornamelijk gebruikt in glasvezelcommunicatie. Telecom-golfplaten zijn dunne en compacte golfplaten die speciaal zijn ontworpen om te voldoen aan de veeleisende eisen van glasvezelcommunicatiecomponenten. De halvegolfplaat kan worden gebruikt voor het roteren van de polarisatietoestand, terwijl de kwartgolfplaat kan worden gebruikt om lineair gepolariseerd licht om te zetten in een circulaire polarisatietoestand en omgekeerd. De halve golfplaat is ongeveer 91 μm dik, de kwartgolfplaat is altijd niet 1/4 golf maar 3/4 golf, ongeveer 137 µm dik. Deze ultradunne golfplaten zorgen voor de beste temperatuurbandbreedte, hoekbandbreedte en golflengtebandbreedte. Het kleine formaat van deze waveplates maakt ze ook ideaal om de totale verpakkingsgrootte van uw ontwerp te verkleinen. Wij kunnen op uw verzoek aangepaste formaten leveren.
- Een midden-infrarood nulde orde golfplaat is opgebouwd uit twee magnesiumfluoride (MgF2) platen met hun snelle as gekruist. De twee platen zijn geconstrueerd door middel van optisch contact, het optische pad is epoxyvrij. Het verschil in dikte tussen de twee platen bepaalt de vertraging. Midden-infrarood nulde orde golfplaten worden veel gebruikt in infraroodtoepassingen, idealiter voor een bereik van 2,5-6,0 micron.
⊙Achromatische golfplaten
Achromatische golfplaten zijn vergelijkbaar met golfplaten van de nulde orde, behalve dat de twee platen zijn gemaakt van verschillende dubbelbrekende kristallen. Vanwege de compensatie van twee materialen zijn achromatische golfplaten veel constanter dan zelfs nulde golfplaten. Een achromatische golfplaat is vergelijkbaar met een nulde-golfplaat, behalve dat de twee platen zijn gemaakt van verschillende dubbelbrekende kristallen. Omdat de spreiding van de dubbele breking van twee materialen verschillend is, is het mogelijk om de vertragingswaarden over een breed golflengtebereik te specificeren. De vertraging zal dus minder gevoelig zijn voor golflengteverandering. Als de situatie meerdere spectrale golflengten of een hele band beslaat (bijvoorbeeld van violet tot rood), zijn achromatische golfplaten de ideale keuze.
NIR Achromatische golfplaat
SWIR Achromatische golfplaat
VIS Achromatische golfplaat
⊙Super Achromatische Wave-platen
Superachromatische golfplaten zijn vergelijkbaar met achromatische golfplaten, maar bieden eerder een vlakke vertraging over een superbreedbandgolflengtebereik. Normale achromatische golfplaat bestaat uit één kwartsplaat en één MgF2-plaat, die slechts enkele honderden nanometer golflengtebereik heeft. Onze superachromatische golfplaten zijn gemaakt van drie materialen: kwarts, MgF2 en saffier, die een vlakke vertraging kunnen bieden op een breder golflengtebereik.
⊙Fresnel Rhomb-vertragers
Fresnel Rhomb Retarders maken gebruik van interne reflectie onder specifieke hoeken binnen de prismastructuur om invallend gepolariseerd licht een vertraging te geven. Net als achromatische golfplaten kunnen ze een uniforme vertraging bieden over een breed golflengtebereik. Omdat de vertraging van Fresnel Rhomb Retarders alleen afhangt van de brekingsindex en geometrie van het materiaal, is het golflengtebereik breder dan bij Achromatic Waveplate gemaakt van dubbelbrekend kristal. Een Single Fresnel Rhomb Retarder produceert een fasevertraging van λ/4, het uitgangslicht is evenwijdig aan het ingangslicht, maar zijdelings verplaatst; Een Double Fresnel Rhomb Retarders produceert een fasevertraging van λ/2 en bestaat uit twee Single Fresnel Rhomb Retarders. Wij leveren standaard BK7 Fresnel Rhomb Retarders, ander materiaal zoals ZnSe en CaF2 is op aanvraag verkrijgbaar. Deze retarders zijn geoptimaliseerd voor gebruik met diode- en vezeltoepassingen. Omdat Fresnel Rhomb Retarders functioneren op basis van totale interne reflectie, kunnen ze worden gebruikt voor breedband of achromatisch gebruik.
Fresnel Rhomb-vertragers
⊙Kristallijne kwartspolarisatierotators
Kristallijne kwartspolarisatierotators zijn enkele kwartskristallen die de polarisatie van invallend licht roteren, onafhankelijk van de uitlijning tussen de rotator en de polarisatie van het licht. Vanwege de rotatieactiviteit van natuurlijk kwartskristal kan het ook worden gebruikt als polarisatierotatoren, zodat het vlak van de lineair gepolariseerde invoerbundel onder een speciale hoek wordt geroteerd die wordt bepaald door de dikte van het kwartskristal. Links- en rechtshandige rotators kunnen wij nu aanbieden. Omdat ze het polarisatievlak met een specifieke hoek roteren, zijn Crystalline Quartz Polarization Rotators een geweldig alternatief voor golfplaten en kunnen ze worden gebruikt om de volledige polarisatie van het licht langs de optische as te roteren, en niet slechts een enkel onderdeel van het licht. De voortplantingsrichting van invallend licht moet loodrecht op de rotator staan.
Paralight Optics biedt achromatische golfplaten, superachromatische golfplaten, gecementeerde nul-orde golfplaten, optisch gecontacteerde nul-orde golfplaten, luchtgescheiden nul-orde golfplaten, echte nul-orde golfplaten, enkele plaat hoogvermogen golfplaten, multi-order golfplaten Golfplaten met dubbele golflengte, golfplaten met dubbele golflengte van nulde orde, golfplaten voor telecom, middelste IR golfplaten met nulde orde, Fresnel Rhomb-vertragers, ringhouders voor golfplaten en kwartspolarisatierotators.
Golfplaten
Voor meer gedetailleerde informatie over polarisatie-optiek of voor een offerte kunt u contact met ons opnemen.
