Polaryzatory

Polaryzatory są definiowane przez kilka kluczowych parametrów, z których niektóre są specyficzne dla optyki polaryzacyjnej. Najważniejsze parametry to:

⊙Transmisja: Wartość ta odnosi się albo do transmisji światła spolaryzowanego liniowo w kierunku osi polaryzacji, albo do transmisji światła niespolaryzowanego przez polaryzator. Transmisja równoległa to transmisja niespolaryzowanego światła przez dwa polaryzatory, których osie polaryzacji są ustawione równolegle, natomiast transmisja krzyżowa to transmisja niespolaryzowanego światła przez dwa polaryzatory, których osie polaryzacji są skrzyżowane. Dla idealnych polaryzatorów transmisja światła spolaryzowanego liniowo równolegle do osi polaryzacji wynosi 100%, transmisja równoległa wynosi 50%, a transmisja skrzyżowana wynosi 0%. Światło niespolaryzowane można uznać za szybko zmieniającą się losową kombinację światła spolaryzowanego p i s. Idealny polaryzator liniowy będzie transmitował tylko jedną z dwóch polaryzacji liniowych, zmniejszając początkową niespolaryzowaną intensywność I₀o połowę, tj.ja=ja₀/2,więc transmisja równoległa (dla światła niespolaryzowanego) wynosi 50%. Dla światła spolaryzowanego liniowo o natężeniu I₀, natężenie transmitowane przez idealny polaryzator I można opisać prawem Malusa, tj.ja=ja₀sałata²Øgdzie θ jest kątem pomiędzy padającą polaryzacją liniową a osią polaryzacji. Widzimy, że dla osi równoległych osiągana jest transmisja 100%, natomiast dla osi 90°, zwanych także polaryzatorami skrzyżowanymi, transmisja wynosi 0%, zatem transmisja skrzyżowana wynosi 0%. Jednak w rzeczywistych zastosowaniach transmisja nigdy nie może wynosić dokładnie 0%, dlatego polaryzatory charakteryzują się współczynnikiem ekstynkcji opisanym poniżej, który można wykorzystać do określenia rzeczywistej transmisji przez dwa skrzyżowane polaryzatory.

⊙Współczynnik ekstynkcji i stopień polaryzacji: Właściwości polaryzacyjne polaryzatora liniowego są zwykle definiowane przez stopień polaryzacji lub skuteczność polaryzacji, tj. P=(T₁-T₂)/(T₁+T₂) i jego współczynnik ekstynkcji, tj. ρp=T₂/T₁gdzie główne przepuszczalności liniowo spolaryzowanego światła przez polaryzator wynoszą T1 i T2. T1 jest maksymalną transmisją przez polaryzator i występuje, gdy oś transmisji polaryzatora jest równoległa do polaryzacji padającej wiązki spolaryzowanej liniowo; T2 jest minimalną transmisją przez polaryzator i występuje, gdy oś transmisji polaryzatora jest prostopadła do polaryzacji padającej wiązki spolaryzowanej liniowo.

Wydajność ekstynkcji polaryzatora liniowego często wyraża się jako 1 / ρp : 1. Parametr ten waha się od mniej niż 100:1 (co oznacza, że ​​masz 100 razy większą transmisję dla światła spolaryzowanego P niż światła spolaryzowanego S) w przypadku ekonomicznych polaryzatorów arkuszowych do 10⁶: 1 dla wysokiej jakości dwójłomnych polaryzatorów krystalicznych. Współczynnik ekstynkcji zazwyczaj zmienia się w zależności od długości fali i kąta padania i należy go oceniać wraz z innymi czynnikami, takimi jak koszt, rozmiar i spolaryzowana transmisja dla danego zastosowania. Oprócz współczynnika ekstynkcji możemy zmierzyć wydajność polaryzatora, charakteryzując jego wydajność. Stopień efektywności polaryzacji nazywany jest „kontrastem”. Ten współczynnik jest powszechnie stosowany przy rozważaniu zastosowań przy słabym oświetleniu, gdzie straty intensywności są krytyczne.

⊙Kąt akceptacji: Kąt akceptacji to największe odchylenie od projektowego kąta padania, przy którym polaryzator będzie nadal działał zgodnie ze specyfikacjami. Większość polaryzatorów jest zaprojektowana do pracy pod kątem padania 0° lub 45° lub pod kątem Brewstera. Kąt akceptacji jest ważny dla wyrównania, ale ma szczególne znaczenie podczas pracy z wiązkami niekolimowanymi. Siatka druciana i polaryzatory dichroiczne mają największe kąty akceptacji, aż do pełnego kąta akceptacji wynoszącego prawie 90°.

⊙Konstrukcja: Polaryzatory występują w wielu formach i wzorach. Polaryzatory cienkowarstwowe to cienkie warstwy podobne do filtrów optycznych. Polaryzacyjne rozdzielacze wiązki to cienkie, płaskie płytki umieszczone pod kątem do wiązki. Polaryzacyjne sześcianowe rozdzielacze wiązki składają się z dwóch pryzmatów kątowych zamontowanych razem na przeciwprostokątnej.

Polaryzatory dwójłomne składają się z dwóch krystalicznych pryzmatów zamontowanych razem, gdzie kąt pryzmatów jest określony przez specyficzną konstrukcję polaryzatora.

⊙Przezroczysta apertura: przezroczysta apertura jest zazwyczaj najbardziej restrykcyjna w przypadku polaryzatorów dwójłomnych, ponieważ dostępność optycznie czystych kryształów ogranicza rozmiar tych polaryzatorów. Polaryzatory dichroiczne mają największe dostępne przezroczyste apertury, ponieważ ich produkcja pozwala na stosowanie większych rozmiarów.

⊙Długość ścieżki optycznej: Długość, jaką światło musi pokonać przez polaryzator. Ważne dla dyspersji, progów uszkodzeń i ograniczeń przestrzennych, długości ścieżek optycznych mogą być znaczące w polaryzatorach dwójłomnych, ale zwykle są krótkie w polaryzatorach dichroicznych.

⊙Próg uszkodzenia: Próg uszkodzenia lasera zależy od użytego materiału oraz konstrukcji polaryzatora, przy czym polaryzatory dwójłomne mają zazwyczaj najwyższy próg uszkodzenia. Cement jest często najbardziej podatnym pierwiastkiem na uszkodzenia laserowe, dlatego też optycznie kontaktowe rozdzielacze wiązki lub polaryzatory dwójłomne rozmieszczone w przestrzeni powietrznej mają wyższe progi uszkodzeń.