Обзор
Поляризационная оптика используется для изменения состояния поляризации падающего излучения. Наша поляризационная оптика включает в себя поляризаторы, волновые пластины/замедлители, деполяризаторы, ротаторы Фарадея и оптические изоляторы в УФ, видимом или ИК-диапазонах спектра.
Вращатель Фарадея, 1064 нм
Изолятор свободного пространства
Поляризатор Nd-YAG высокой мощности
Оптический дизайн часто фокусируется на длине волны и интенсивности света, игнорируя при этом его поляризацию. Однако поляризация — важное свойство света как волны. Свет — это электромагнитная волна, и электрическое поле этой волны колеблется перпендикулярно направлению распространения. Состояние поляризации описывает ориентацию колебаний волны относительно направления распространения. Свет называется неполяризованным, если направление этого электрического поля хаотично колеблется во времени. Если направление электрического поля света четко определено, его называют поляризованным светом. Наиболее распространенным источником поляризованного света является лазер. В зависимости от того, как ориентировано электрическое поле, мы делим поляризованный свет на три типа поляризации:
★Линейная поляризация: колебания и распространение находятся в одной плоскости.Theэлектрическое поле линейно поляризованного света cсостоит из двух равных по амплитуде перпендикуляров, линейных компоненты, не имеющие разности фаз.Результирующее электрическое поле света ограничено одной плоскостью вдоль направления распространения.
★Круговая поляризация: ориентация света меняется со временем по спирали. Электрическое поле света состоит из двух линейных составляющих, перпендикулярных друг другу, равных по амплитуде, но имеющих разность фаз π/2. Результирующее электрическое поле света вращается по кругу вокруг направления распространения.
★ Эллиптическая поляризация: электрическое поле эллиптически поляризованного света описывает эллипс, по сравнению с кругом при круговой поляризации. Это электрическое поле можно рассматривать как комбинацию двух линейных составляющих с разными амплитудами и/или разностью фаз, отличной от π/2. Это наиболее общее описание поляризованного света, а свет с круговой и линейной поляризацией можно рассматривать как частные случаи эллиптически поляризованного света.
Два ортогональных состояния линейной поляризации часто называют «S» и «P».ониопределяются их относительной ориентацией к плоскости падения.P-поляризованный светкоторый колеблется параллельно этой плоскости, называется «P», а s-поляризованный свет, который имеет электрическое поле, поляризованное перпендикулярно этой плоскости, — «S».Поляризаторыявляются ключевыми оптическими элементами для управления вашей поляризацией, передачи желаемого состояния поляризации и одновременного отражения, поглощения или отклонения остального. Существует множество типов поляризаторов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Чтобы помочь вам выбрать лучший поляризатор для вашего применения, мы обсудим характеристики поляризатора, а также руководство по выбору поляризаторов.
P и S пол. определяются их относительной ориентацией к плоскости падения
Характеристики поляризатора
Поляризаторы определяются несколькими ключевыми параметрами, некоторые из которых специфичны для поляризационной оптики. Наиболее важными параметрами являются:
⊙Пропускание: это значение относится либо к передаче линейно поляризованного света в направлении оси поляризации, либо к передаче неполяризованного света через поляризатор. Параллельное пропускание — это передача неполяризованного света через два поляризатора с параллельными осями поляризации, а скрещенное — это передача неполяризованного света через два поляризатора с скрещенными осями поляризации. Для идеальных поляризаторов пропускание линейно поляризованного света параллельно оси поляризации составляет 100 %, параллельное пропускание — 50 % и скрещенное пропускание — 0 %. Неполяризованный свет можно рассматривать как быстро меняющуюся случайную комбинацию p- и s-поляризованного света. Идеальный линейный поляризатор будет передавать только одну из двух линейных поляризаций, уменьшая начальную неполяризованную интенсивность I.0наполовину, т.е.я = я0/2,поэтому параллельное пропускание (для неполяризованного света) составляет 50%. Для линейно поляризованного света интенсивностью I0, интенсивность, передаваемая через идеальный поляризатор I, может быть описана законом Малюса, т.е.я = я0потому что2Øгде θ — угол между падающей линейной поляризацией и осью поляризации. Мы видим, что для параллельных осей достигается 100% пропускание, тогда как для осей 90°, также известных как скрещенные поляризаторы, происходит пропускание 0%, поэтому скрещенное пропускание равно 0%. Однако в реальных приложениях пропускание никогда не может быть точно 0%, поэтому поляризаторы характеризуются коэффициентом затухания, как описано ниже, который можно использовать для определения фактического пропускания через два скрещенных поляризатора.
⊙Коэффициент вымирания и степень поляризации: Поляризационные свойства линейного поляризатора обычно определяются степенью поляризации или эффективностью поляризации, т.е. P=(T1-T2)/(Т1+T2) и его коэффициент затухания, т. е. ρp=T2/T1где основные коэффициенты пропускания линейно поляризованного света через поляризатор равны T1 и T2. Т1 — максимальное пропускание через поляризатор и возникает, когда ось пропускания поляризатора параллельна поляризации падающего линейно поляризованного луча; T2 — минимальное пропускание через поляризатор, возникающее, когда ось пропускания поляризатора перпендикулярна поляризации падающего линейно поляризованного луча.
Коэффициент ослабления линейного поляризатора часто выражается как 1 / ρp: 1. Этот параметр варьируется от менее 100:1 (это означает, что у вас в 100 раз больше пропускания для P-поляризованного света, чем для S-поляризованного света) для экономичных листовых поляризаторов до 10.6:1 для высококачественных двулучепреломляющих кристаллических поляризаторов. Коэффициент затухания обычно зависит от длины волны и угла падения и должен оцениваться наряду с другими факторами, такими как стоимость, размер и поляризованное пропускание для данного применения. Помимо коэффициента затухания, мы можем измерить характеристики поляризатора, охарактеризовав его эффективность. Степень эффективности поляризации называется «контрастом», это соотношение обычно используется при рассмотрении приложений с низкой освещенностью, где потери интенсивности имеют решающее значение.
⊙Приемный угол: Приемный угол — это наибольшее отклонение от расчетного угла падения, при котором поляризатор будет продолжать работать в пределах технических характеристик. Большинство поляризаторов предназначены для работы под углом падения 0° или 45° или под углом Брюстера. Приемный угол важен для выравнивания, но имеет особое значение при работе с неколлимированными лучами. Проволочная сетка и дихроичные поляризаторы имеют самые большие углы приема, вплоть до полного угла приема почти 90 °.
⊙Конструкция: Поляризаторы бывают разных форм и конструкций. Тонкопленочные поляризаторы представляют собой тонкие пленки, похожие на оптические фильтры. Поляризационные пластинчатые светоделители представляют собой тонкие плоские пластины, расположенные под углом к лучу. Поляризационные кубические светоделители состоят из двух прямоугольных призм, смонтированных вместе в гипотенузе.
Двулучепреломляющие поляризаторы состоят из двух кристаллических призм, смонтированных вместе, причем угол призм определяется конкретной конструкцией поляризатора.
⊙Чистая апертура. Чистая апертура обычно является наиболее ограниченной для двулучепреломляющих поляризаторов, поскольку наличие оптически чистых кристаллов ограничивает размер этих поляризаторов. Дихроичные поляризаторы имеют самую большую прозрачную апертуру, поскольку их конструкция допускает большие размеры.
⊙Длина оптического пути: длина света, который должен пройти через поляризатор. Длина оптического пути, важная для дисперсии, порогов повреждения и пространственных ограничений, может быть значительной в двулучепреломляющих поляризаторах, но обычно мала в дихроичных поляризаторах.
⊙Порог повреждения: Порог повреждения лазера определяется используемым материалом, а также конструкцией поляризатора, при этом двулучепреломляющие поляризаторы обычно имеют самый высокий порог повреждения. Цемент часто является наиболее чувствительным элементом к лазерному повреждению, поэтому светоделители с оптическим контактом или двулучепреломляющие поляризаторы с воздушным зазором имеют более высокие пороги повреждения.
Руководство по выбору поляризатора
Существует несколько типов поляризаторов, включая дихроичные, кубические, проволочные и кристаллические. Ни один тип поляризатора не идеален для каждого применения, каждый из них имеет свои уникальные сильные и слабые стороны.
Дихроичные поляризаторы передают определенное состояние поляризации, блокируя все остальные. Типичная конструкция состоит из подложки с одинарным покрытием или дихроичной полимерной пленки, зажатой между двумя стеклянными пластинами. Когда естественный луч проходит через дихроичный материал, одна из компонент ортогональной поляризации луча сильно поглощается, а другая гаснет со слабым поглощением. Таким образом, дихроичный листовой поляризатор можно использовать для преобразования случайно поляризованного луча в линейно поляризованный луч. По сравнению с поляризационными призмами дихроичный листовой поляризатор имеет гораздо больший размер и приемлемый угол. Несмотря на высокое соотношение светосилы и стоимости, конструкция ограничивает использование мощных лазеров или высоких температур. Дихроичные поляризаторы доступны в широком диапазоне форм: от недорогой ламинированной пленки до прецизионных высококонтрастных поляризаторов.
Дихроичные поляризаторы поглощают нежелательное состояние поляризации.
Поляризационные кубические светоделители изготавливаются путем соединения двух прямоугольных призм с покрытой гипотенузой. Поляризирующее покрытие обычно состоит из чередующихся слоев материалов с высоким и низким показателем преломления, которые отражают S-поляризованный свет и пропускают P. В результате получаются два ортогональных луча в форме, которую легко монтировать и выравнивать. Поляризационные покрытия обычно выдерживают высокую плотность мощности, однако клеи, используемые для склеивания кубиков, могут выйти из строя. Этот вид отказа можно устранить путем оптического контакта. Хотя мы обычно видим высокий контраст для прошедшего луча, контраст отраженного луча обычно ниже.
Поляризаторы с проволочной сеткой представляют собой набор микроскопических проводов на стеклянной подложке, которые избирательно пропускают свет P-поляризации и отражают свет S-поляризации. Из-за механической природы поляризаторы с проволочной сеткой имеют диапазон длин волн, ограниченный только пропусканием подложки, что делает их идеальными для широкополосных приложений, требующих высококонтрастной поляризации.
Передается поляризация, перпендикулярная металлическим проводам.
Кристаллический поляризатор передает желаемую поляризацию и отклоняет остальную, используя свойства двойного лучепреломления своих кристаллических материалов.
Кристаллические поляризаторы используют свойства двойного лучепреломления подложки для изменения состояния поляризации падающего света. Двулучепреломляющие материалы имеют немного разные показатели преломления для света, поляризованного в разных ориентациях, в результате чего разные состояния поляризации проходят через материал с разными скоростями.
Поляризаторы Волластона представляют собой разновидность кристаллических поляризаторов, которые состоят из двух двулучепреломляющих прямоугольных призм, склеенных вместе так, что их оптические оси перпендикулярны. Кроме того, высокий порог разрушения кристаллических поляризаторов делает их идеальными для лазерных применений.
Волластон поляризатор
Обширная линейка поляризаторов Paralight Optics включает в себя поляризационные кубические светоделители, высокопроизводительные двухканальные PBS, мощные поляризационные кубические светоделители, поляризационные пластинчатые светоделители 56°, поляризационные пластинчатые светоделители 45°, дихроичные пластинчатые поляризаторы, линейные поляризаторы наночастиц, двулучепреломляющие или кристаллические поляризаторы (Glan). Поляризаторы Тейлора, поляризаторы лазера Глана, поляризаторы Глана Томпсона, поляризаторы Волластона, поляризаторы Рошона), переменные круговые поляризаторы и поляризационные вытеснители/объединители пучка.
Поляризаторы лазерной линии
Для получения более подробной информации о поляризационной оптике или получения ценового предложения свяжитесь с нами.
