Visão geral
A óptica de polarização é usada para alterar o estado de polarização da radiação incidente. Nossas ópticas de polarização incluem polarizadores, placas de onda/retardadores, despolarizadores, rotadores Faraday e isoladores ópticos nas faixas espectrais UV, visível ou IR.
As placas onduladas, também conhecidas como retardadores, transmitem luz e modificam seu estado de polarização sem atenuar, desviar ou deslocar o feixe. Eles fazem isso retardando (ou atrasando) um componente da polarização em relação ao seu componente ortogonal. Uma placa de onda é um elemento óptico com dois eixos principais, lento e rápido, que resolve um feixe polarizado incidente em dois feixes polarizados mutuamente perpendiculares. O feixe emergente se recombina para formar um único feixe polarizado específico. As placas onduladas produzem retardo de onda completa, meia e quarto de onda. Eles também são conhecidos como retardador ou placa de retardamento. Na luz não polarizada, as placas de onda são equivalentes a janelas – ambas são componentes ópticos planos através dos quais a luz passa.
⊙Placa de quarto de onda: quando a luz polarizada linearmente entra a 45 graus em relação ao eixo de uma placa de quarto de onda, a saída é polarizada circularmente e vice-versa.
⊙Placa de meia onda: Uma placa de meia onda gira a luz polarizada linearmente para qualquer orientação desejada. O ângulo de rotação é o dobro do ângulo entre a luz polarizada incidente e o eixo óptico.
Placa de quarto de onda espaçada a ar de ordem zero a laser
Placa de meia onda espaçada a ar de ordem zero a laser
As placas onduladas são ideais para controlar e analisar o estado de polarização da luz. Eles são oferecidos em três tipos principais – ordem zero, ordem múltipla e acromáticos – cada um contendo benefícios exclusivos dependendo da aplicação em questão. Um forte entendimento das principais terminologias e especificações ajuda na escolha da placa de onda correta, não importa quão simples ou complexo seja o sistema óptico.
Terminologia e especificações
⊙Birrefringência: As placas onduladas são feitas de materiais birrefringentes, mais comumente quartzo cristal. Materiais birrefringentes têm índices de refração ligeiramente diferentes para luz polarizada em diferentes orientações. Como tal, eles separam a luz não polarizada incidente em seus componentes paralelos e ortogonais mostrados na figura a seguir.
Cristal birrefringente de calcita separando luz não polarizada
⊙Eixo Rápido e Eixo Lento: A luz polarizada ao longo do eixo rápido encontra um índice de refração mais baixo e viaja mais rápido através das placas de onda do que a luz polarizada ao longo do eixo lento. O eixo rápido é indicado por um pequeno ponto plano ou ponto no diâmetro do eixo rápido de uma placa onda não montada, ou uma marca na montagem da célula de uma placa onda montada.
⊙Retardo: O retardo descreve a mudança de fase entre o componente de polarização projetado ao longo do eixo rápido e o componente projetado ao longo do eixo lento. O retardo é especificado em unidades de graus, ondas ou nanômetros. Uma onda completa de retardo equivale a 360°, ou o número de nanômetros no comprimento de onda de interesse. A tolerância ao retardo é normalmente expressa em graus, frações naturais ou decimais de uma onda completa ou nanômetros. Exemplos de especificações e tolerâncias típicas de retardo são: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430nm ± 2nm.
Os valores de retardo mais populares são λ/4, λ/2 e 1λ, mas outros valores podem ser úteis em certas aplicações. Por exemplo, a reflexão interna de um prisma causa uma mudança de fase entre os componentes que pode ser problemática; uma placa de onda de compensação pode restaurar a polarização desejada.
⊙Ordem Múltipla: Em placas de onda de ordem múltipla, o retardo total é o retardo desejado mais um número inteiro. A parte inteira em excesso não tem efeito no desempenho, da mesma forma que um relógio que mostra o meio-dia de hoje parece igual a um que mostra o meio-dia uma semana depois – embora o tempo tenha sido adicionado, ele ainda parece o mesmo. Embora as placas de ondas de múltiplas ordens sejam projetadas com apenas um único material birrefringente, elas podem ser relativamente espessas, o que facilita o manuseio e a integração do sistema. A alta espessura, entretanto, torna as placas de onda de múltiplas ordens mais suscetíveis a mudanças de retardo causadas por mudanças de comprimento de onda ou mudanças de temperatura ambiente.
⊙Ordem Zero: A placa de onda de ordem zero é projetada para fornecer retardo de zero ondas completas sem excesso, mais a fração desejada. Por exemplo, placas de onda de quartzo de ordem zero consistem em duas placas de onda de quartzo de ordem múltipla com seus eixos cruzados de modo que o retardo efetivo seja a diferença entre eles. A placa de onda de ordem zero padrão, também conhecida como placa de onda de ordem zero composta, consiste em múltiplas placas de onda do mesmo material birrefringente que foram posicionadas de modo que fiquem perpendiculares ao eixo óptico. A estratificação de múltiplas placas de onda contrabalança as mudanças de retardo que ocorrem nas placas de onda individuais, melhorando a estabilidade do retardo às mudanças de comprimento de onda e às mudanças de temperatura ambiente. As placas de onda de ordem zero padrão não melhoram o deslocamento do retardo causado por um ângulo de incidência diferente. Uma placa de onda de ordem zero verdadeira é composta por um único material birrefringente que foi processado em uma placa ultrafina que pode ter apenas alguns mícrons de espessura para atingir um nível específico de retardo na ordem zero. Embora a espessura da placa possa dificultar o manuseio ou a montagem da placa de onda, as placas de onda de ordem zero verdadeiras oferecem estabilidade de retardo superior à mudança de comprimento de onda, mudança de temperatura ambiente e um ângulo de incidência diferente de outras placas de onda. As placas de onda de ordem zero apresentam melhor desempenho do que as placas de onda de ordem múltipla. Eles mostram uma largura de banda mais ampla e uma menor sensibilidade às mudanças de temperatura e comprimento de onda e devem ser considerados para aplicações mais críticas.
⊙Acromático: As placas de onda acromáticas consistem em dois materiais diferentes que praticamente eliminam a dispersão cromática. As lentes acromáticas padrão são feitas de dois tipos de vidro, que são combinados para atingir a distância focal desejada e, ao mesmo tempo, minimizar ou remover a aberração cromática. As placas de onda acromáticas operam com o mesmo princípio básico. Por exemplo, as Waveplates Acromáticas são feitas de cristal de quartzo e fluoreto de magnésio para atingir um retardo quase constante em uma ampla banda espectral.
⊙Superacromática: As placas de onda superacromáticas são um tipo especial de placa de onda acromática que é usada para eliminar a dispersão cromática para uma faixa de onda muito mais ampla. Muitas placas de onda superacromáticas podem ser usadas tanto para o espectro visível quanto para a região NIR com uniformidade quase igual, se não melhor, do que as placas de onda acromáticas típicas. Enquanto as placas de onda acromáticas típicas são feitas de quartzo e fluoreto de magnésio de espessuras específicas, as placas de onda superacromáticas usam um substrato extra de safira junto com quartzo e fluoreto de magnésio. A espessura de todos os três substratos é determinada estrategicamente para eliminar a dispersão cromática para uma faixa mais longa de comprimentos de onda.
Guia de seleção de polarizador
⊙Placas de onda de vários pedidos
A placa de onda de ordem baixa (múltipla) é projetada para fornecer um retardo de várias ondas completas, mais a fração desejada. Isso resulta em um componente único e fisicamente robusto com o desempenho desejado. Consiste em uma única placa de cristal de quartzo (nominalmente com 0,5 mm de espessura). Mesmo pequenas alterações no comprimento de onda ou na temperatura resultarão em alterações significativas na retardância fracionada desejada. As placas de onda multiordem são mais baratas e são utilizadas em muitas aplicações onde o aumento da sensibilidade não é importante. São uma boa opção para uso com luz monocromática em ambiente climatizado, normalmente são acoplados a um laser em laboratório. Em contraste, aplicações como a mineralogia exploram a mudança cromática (retardo versus mudança de comprimento de onda) inerente às placas de onda de múltiplas ordens.
Placa de meia onda multi-pedido
Placa de quarto de onda multi-pedido
Uma alternativa às placas convencionais de ondas de quartzo cristalino é o Polymer Retarder Film. Este filme está disponível em diversos tamanhos e retardos e por uma fração do preço das placas de onda cristalinas. Os retardadores de filme são superiores ao quartzo cristal em termos de aplicação em termos de flexibilidade. Seu design polimérico fino permite fácil corte do filme no formato e tamanho necessários. Esses filmes são ideais para uso em aplicações que utilizam LCDs e fibra óptica. O Filme Retardador de Polímero também está disponível em versões acromáticas. Este filme, entretanto, tem um limite de dano baixo e não deve ser usado com fontes de luz de alta potência, como lasers. Além disso, seu uso é limitado ao espectro visível, portanto as aplicações UV, NIR ou IR exigirão uma alternativa.
Placas de onda de ordem múltipla significam que o retardo de um caminho de luz sofrerá um certo número de mudanças completas de comprimento de onda, além do retardo de projeto fracionário. A espessura da placa onda de múltiplas ordens é sempre em torno de 0,5 mm. Em comparação com as placas de onda de ordem zero, as placas de onda de ordem múltipla são mais sensíveis às mudanças de comprimento de onda e temperatura. No entanto, eles são menos dispendiosos e amplamente utilizados em muitas aplicações onde o aumento da sensibilidade não é crítico.
⊙Placas Ondas de Ordem Zero
Como o seu retardo total é uma pequena percentagem do tipo de ordem múltipla, o retardo para placas de onda de ordem zero é muito mais constante no que diz respeito às variações de temperatura e comprimento de onda. Em situações que exigem maior estabilidade ou maiores variações de temperatura, as placas de onda de ordem zero são a escolha ideal. Exemplos de aplicação incluem a observação de um comprimento de onda espectral ampliado ou a realização de medições com um instrumento usado em campo.
Placa de meia onda de ordem zero
Placa de quarto de onda de ordem zero
- Uma placa de onda cimentada de ordem zero é construída por duas placas de quartzo com seus eixos rápidos cruzados, as duas placas são cimentadas por epóxi UV. A diferença de espessura entre as duas placas determina a retardância. As placas de onda de ordem zero oferecem uma dependência substancialmente menor da temperatura e da mudança de comprimento de onda do que as placas de onda de ordem múltipla.
- Uma placa de onda de ordem zero com contato óptico é construída por duas placas de quartzo com seus eixos rápidos cruzados, as duas placas são construídas pelo método de contato óptico, o caminho óptico é livre de epóxi.
- Uma placa de onda de ordem zero espaçada a ar é construída por duas placas de quartzo instaladas em uma montagem formando um entreferro entre as duas placas de quartzo.
- Uma verdadeira placa de quartzo de ordem zero é feita de uma única placa de quartzo muito fina. Eles podem ser oferecidos sozinhos como uma placa única para aplicações com alto limite de danos (superiores a 1 GW/cm2) ou como uma placa fina de quartzo cimentada em um substrato BK7 para fornecer resistência a fim de resolver o problema de serem facilmente danificados.
- Uma placa de onda de comprimento de onda duplo de ordem zero pode fornecer um retardo específico em dois comprimentos de onda (o comprimento de onda fundamental e o comprimento de onda do segundo harmônico) ao mesmo tempo. Placas de onda de comprimento de onda duplo são particularmente úteis quando usadas em conjunto com outros componentes sensíveis à polarização para separar feixes de laser coaxiais de diferentes comprimentos de onda. Uma placa de onda de comprimento de onda duplo de ordem zero é amplamente utilizada em lasers de femtossegundos.
- Uma placa de onda de telecomunicações é apenas uma placa de quartzo, em comparação com uma placa de onda cimentada de ordem zero verdadeira. É usado principalmente em comunicação por fibra. As placas de onda de telecomunicações são placas de onda finas e compactas projetadas especificamente para atender aos exigentes requisitos dos componentes de comunicação de fibra. A placa de meia onda pode ser usada para girar o estado de polarização, enquanto a placa de quarto de onda pode ser usada para converter luz polarizada linearmente em um estado de polarização circular e vice-versa. A meia placa de onda tem cerca de 91 μm de espessura, a placa de quarto de onda sempre não tem 1/4 de onda, mas 3/4 de onda, com cerca de 137 μm de espessura. Essa placa de onda ultrafina garante a melhor largura de banda de temperatura, largura de banda angular e largura de banda de comprimento de onda. O tamanho pequeno dessas placas de onda também as torna ideais para reduzir o tamanho geral do pacote do seu projeto. Podemos fornecer tamanhos personalizados de acordo com sua solicitação.
- Uma placa de onda de ordem zero no infravermelho médio é construída por duas placas de fluoreto de magnésio (MgF2) com seus eixos rápidos cruzados, as duas placas são construídas pelo método de contato óptico, o caminho óptico é livre de epóxi. A diferença de espessura entre as duas placas determina a retardância. As placas de onda de ordem zero do infravermelho médio são amplamente utilizadas em aplicações de infravermelho, idealmente para a faixa de 2,5 a 6,0 mícrons.
⊙Placas de ondas acromáticas
As placas de onda acromáticas são semelhantes às placas de onda de ordem zero, exceto que as duas placas são feitas de cristais birrefringentes diferentes. Devido à compensação de dois materiais, as placas de onda acromáticas são muito mais constantes do que as placas de onda de ordem zero. Uma placa de onda acromática é semelhante a uma placa de onda de ordem zero, exceto que as duas placas são feitas de cristais birrefringentes diferentes. Como a dispersão da birrefringência de dois materiais é diferente, é possível especificar os valores de retardo em uma ampla faixa de comprimentos de onda. Portanto, o retardo será menos sensível à mudança de comprimento de onda. Se a situação abrange vários comprimentos de onda espectrais ou uma banda inteira (do violeta ao vermelho, por exemplo), as placas de onda acromáticas são a escolha ideal.
Placa de onda acromática NIR
Placa de onda acromática SWIR
Placa de Onda Acromática VIS
⊙Placas Ondas Super Acromáticas
As placas de ondas superacromáticas são semelhantes às placas de ondas acromáticas, fornecendo um retardo plano em uma faixa de comprimento de onda de banda superlarga. A placa de onda acromática normal consiste em uma placa de quartzo e uma placa de MgF2, que possui apenas algumas centenas de comprimentos de onda nanômetros. Nossas placas de onda superacromáticas são feitas de três materiais, quartzo, MgF2 e safira, que podem fornecer retardo plano em uma faixa de comprimento de onda mais ampla.
⊙Retardadores Fresnel Rhomb
Os retardadores Fresnel Rhomb utilizam reflexão interna em ângulos específicos dentro da estrutura do prisma para transmitir um retardo à luz polarizada incidente. Assim como as placas de ondas acromáticas, elas podem fornecer um retardo uniforme em uma ampla faixa de comprimentos de onda. Como o retardo dos retardadores Fresnel Rhomb depende apenas do índice de refração e da geometria do material, a faixa de comprimento de onda é mais ampla do que a placa de onda acromática feita de cristal birrefringente. Um único retardador Fresnel Rhomb produz um retardo de fase de λ/4, a luz de saída é paralela à luz de entrada, mas deslocada lateralmente; Um Double Fresnel Rhomb Retarders produz um retardo de fase de λ/2, consiste em dois Single Fresnel Rhomb Retarders. Fornecemos retardadores Fresnel Rhomb padrão BK7, outros materiais como ZnSe e CaF2 estão disponíveis mediante solicitação. Esses retardadores são otimizados para uso com aplicações de diodo e fibra. Como os Fresnel Rhomb Retarders funcionam com base na reflexão interna total, eles podem ser usados para banda larga ou uso acromático.
Retardadores Fresnel Rhomb
⊙Rotadores de polarização de quartzo cristalino
Os rotadores de polarização de quartzo cristalino são cristais únicos de quartzo que giram a polarização da luz incidente independente do alinhamento entre o rotador e a polarização da luz. Devido à atividade de rotação do cristal de quartzo natural, ele também pode ser usado como rotadores de polarização, de modo que o plano do feixe polarizado linearmente de entrada seja girado em um ângulo especial que é determinado pela espessura do cristal de quartzo. Rotadores canhotos e destros podem ser oferecidos por nós agora. Como giram o plano de polarização em um ângulo específico, os rotadores de polarização de quartzo cristalino são uma ótima alternativa às placas de onda e podem ser usados para girar toda a polarização da luz ao longo do eixo óptico, não apenas um componente singular da luz. A direção de propagação da luz incidente deve ser perpendicular ao rotador.
A Paralight Optics oferece placas de onda acromáticas, placas de onda super acromáticas, placas de onda de ordem zero cimentadas, placas de onda de ordem zero com contato óptico, placas de onda de ordem zero espaçadas a ar, placas de onda de ordem zero verdadeiras, placas de onda de alta potência de placa única, placas de onda de ordem múltipla , placas de onda de comprimento de onda duplo, placas de onda de comprimento de onda duplo de ordem zero, placas de onda de telecomunicações, placas de onda de ordem zero IR médio, retardadores de Fresnel Rhomb, suportes de anel para placas de onda e rotadores de polarização de quartzo.
Placas de onda
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