Prehľad
Polarizačná optika slúži na zmenu stavu polarizácie dopadajúceho žiarenia. Naša polarizačná optika zahŕňa polarizátory, vlnové platne / spomaľovače, depolarizátory, Faradayove rotátory a optické izolátory v UV, viditeľnom alebo IR spektrálnom rozsahu.
Vlnové dosky, známe tiež ako spomaľovače, prepúšťajú svetlo a upravujú jeho polarizačný stav bez toho, aby zoslabili, vychýlili alebo posunuli lúč. Robia to retardovaním (alebo oneskorením) jednej zložky polarizácie vzhľadom na jej ortogonálnu zložku. Vlnová doska je optický prvok, ktorý má dve hlavné osi, pomalú a rýchlu, ktoré rozdeľujú dopadajúci polarizovaný lúč na dva navzájom kolmé polarizované lúče. Vystupujúci lúč sa rekombinuje, aby vytvoril konkrétny jednotlivý polarizovaný lúč. Vlnové dosky vytvárajú plné, polovičné a štvrťvlny spomalenia. Sú tiež známe ako spomaľovač alebo spomaľovacia doska. V nepolarizovanom svetle sú vlnové platne ekvivalentné oknám – obe sú plochými optickými komponentmi, cez ktoré prechádza svetlo.
⊙Štvrťvlnová platňa: keď lineárne polarizované svetlo vstupuje pod uhlom 45 stupňov k osi štvrťvlnovej platne, výstup je kruhovo polarizovaný a naopak.
⊙Polvlnová platňa: Polvlnná platňa otáča lineárne polarizované svetlo do ľubovoľnej požadovanej orientácie. Uhol rotácie je dvojnásobkom uhla medzi dopadajúcim polarizovaným svetlom a optickou osou.
Štvrťvlnová doska laserového nulového poriadku so vzduchom
Laserová polovičná vlnová doska s nulovým rádom vzduchu
Vlnové platne sú ideálne na kontrolu a analýzu stavu polarizácie svetla. Sú ponúkané v troch hlavných typoch – nultý rád, viacnásobný rád a achromatický – každý obsahuje jedinečné výhody v závislosti od danej aplikácie. Dobré pochopenie kľúčových terminológií a špecifikácií pomáha pri výbere správnej vlnovej dosky bez ohľadu na to, aký jednoduchý alebo zložitý je optický systém.
Terminológia a špecifikácie
⊙Dvojlom: Vlnové dosky sú vyrobené z dvojlomných materiálov, najčastejšie z krištáľového kremeňa. Dvojlomné materiály majú mierne odlišné indexy lomu svetla polarizovaného v rôznych orientáciách. Ako také rozdeľujú dopadajúce nepolarizované svetlo na jeho paralelné a ortogonálne zložky znázornené na nasledujúcom obrázku.
Dvojlomný kryštál kalcitu oddeľujúci nepolarizované svetlo
⊙Rýchla os a pomalá os: Svetlo polarizované pozdĺž rýchlej osi sa stretáva s nižším indexom lomu a prechádza vlnovými doskami rýchlejšie ako svetlo polarizované pozdĺž pomalej osi. Rýchla os je označená malým plochým bodom alebo bodkou na priemere rýchlej osi nenamontovanej vlnovej dosky alebo značkou na držiaku článku namontovanej vlnovej dosky.
⊙Retardácia: Retardácia popisuje fázový posun medzi polarizačnou zložkou premietnutou pozdĺž rýchlej osi a zložkou premietnutou pozdĺž pomalej osi. Retardácia sa udáva v jednotkách stupňov, vĺn alebo nanometrov. Jedna plná vlna retardácie je ekvivalentná 360° alebo počtu nanometrov pri vlnovej dĺžke, o ktorú sa jedná. Tolerancia retardácie sa zvyčajne uvádza v stupňoch, prirodzených alebo desatinných zlomkoch celej vlny alebo v nanometroch. Príklady typických špecifikácií retardácie a tolerancií sú: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430nm ± 2nm.
Najpopulárnejšie hodnoty retardácie sú λ/4, λ/2 a 1λ, ale v určitých aplikáciách môžu byť užitočné aj iné hodnoty. Napríklad vnútorný odraz od hranola spôsobuje fázový posun medzi komponentmi, čo môže byť problematické; kompenzačná vlnová doska môže obnoviť požadovanú polarizáciu.
⊙Viacnásobné poradie: Vo vlnových platniach viacerých rádov je celková retardácia požadovaná retardácia plus celé číslo. Nadmerná celočíselná časť nemá žiadny vplyv na výkon, rovnako ako hodiny ukazujúce poludnie dnes vyzerajú rovnako ako hodiny ukazujúce poludnie o týždeň neskôr – aj keď bol pridaný čas, stále sa javí ako rovnaký. Aj keď sú vlnové dosky s viacerými rádmi navrhnuté iba z jedného dvojlomného materiálu, môžu byť relatívne hrubé, čo uľahčuje manipuláciu a integráciu systému. Vďaka vysokej hrúbke sú však vlnové dosky s viacerými rádmi náchylnejšie na retardačné posuny spôsobené posunom vlnovej dĺžky alebo zmenami okolitej teploty.
⊙Nulový rád: Vlnová platňa nultého rádu je navrhnutá tak, aby poskytovala retardáciu nulových plných vĺn bez prebytku plus požadovaný zlomok. Napríklad kremenné vlnové dosky nultého rádu pozostávajú z dvoch kremenných vlnových doštičiek s viacerými rádmi s osami prekríženými, takže efektívna retardácia je rozdiel medzi nimi. Štandardná vlnová doska nultého rádu, tiež známa ako zložená vlnová doska nultého rádu, pozostáva z viacerých vlnových dosiek z rovnakého dvojlomného materiálu, ktoré boli umiestnené tak, že sú kolmé na optickú os. Vrstvenie viacerých vlnových doštičiek vyvažuje retardačné posuny, ktoré sa vyskytujú v jednotlivých vlnových doskách, čím sa zlepšuje retardačná stabilita voči posunom vlnovej dĺžky a zmenám okolitej teploty. Štandardné vlnové dosky nultého rádu nezlepšujú posun retardácie spôsobený odlišným uhlom dopadu. Pravá vlnová doska nultého rádu sa skladá z jediného dvojlomného materiálu, ktorý bol spracovaný do ultratenkej dosky, ktorá môže mať hrúbku len niekoľko mikrónov, aby sa dosiahla špecifická úroveň spomalenia pri nulovom ráde. Zatiaľ čo tenkosť dosky môže sťažiť manipuláciu alebo montáž vlnovej dosky, skutočné vlnové dosky nultého rádu ponúkajú vynikajúcu retardačnú stabilitu pri posune vlnovej dĺžky, zmene okolitej teploty a iný uhol dopadu ako iné vlnové dosky. Doštičky s nulovým rádom vlny vykazujú lepší výkon ako doštičky s viacerými rádmi. Vykazujú širšiu šírku pásma a nižšiu citlivosť na zmeny teploty a vlnovej dĺžky a mali by sa zvážiť pre kritickejšie aplikácie.
⊙Achromatické: Achromatické vlnovky pozostávajú z dvoch rôznych materiálov, ktoré prakticky eliminujú chromatickú disperziu. Štandardné achromatické šošovky sú vyrobené z dvoch typov skla, ktoré sú prispôsobené tak, aby sa dosiahla požadovaná ohnisková vzdialenosť a zároveň sa minimalizovala alebo odstránila chromatická aberácia. Achromatické vlnové dosky fungujú na rovnakom základnom princípe. Napríklad achromatické vlnové doštičky sú vyrobené z kryštálového kremeňa a fluoridu horečnatého, aby sa dosiahla takmer konštantná retardácia v širokom spektrálnom pásme.
⊙Super achromatické: Super achromatické vlnovky sú špeciálnym typom achromatických vlnových dosiek, ktoré sa používajú na elimináciu chromatickej disperzie pre oveľa širšie vlnové pásmo. Mnoho superachromatických vlnových doštičiek sa môže použiť ako pre viditeľné spektrum, tak aj pre oblasť NIR s takmer rovnakou, ak nie lepšou, rovnomernosťou ako typické achromatické vlnovky. Tam, kde sú typické achromatické vlnovky vyrobené z kremeňa a fluoridu horečnatého určitej hrúbky, superachromatické vlnovky používajú spolu s kremeňom a fluoridom horečnatým dodatočný zafírový substrát. Hrúbka všetkých troch substrátov je určená strategicky, aby sa eliminovala chromatická disperzia pre dlhší rozsah vlnových dĺžok.
Sprievodca výberom polarizátorov
⊙Multiple Order Wave platne
Vlnová doska nízkeho (viacnásobného) rádu je navrhnutá tak, aby poskytla retardáciu niekoľkých plných vĺn plus požadovanú frakciu. Výsledkom je jediný, fyzicky robustný komponent s požadovaným výkonom. Skladá sa z jednej dosky z krištáľového kremeňa (nominálne hrúbky 0,5 mm). Dokonca aj malé zmeny vlnovej dĺžky alebo teploty budú mať za následok významné zmeny v požadovanej frakčnej retardácii. Viacradové vlnové dosky sú lacnejšie a nachádzajú uplatnenie v mnohých aplikáciách, kde nie je dôležitá zvýšená citlivosť. Sú dobrou voľbou pre použitie s monochromatickým svetlom v klimaticky kontrolovanom prostredí, zvyčajne sú spojené s laserom v laboratóriu. Na rozdiel od toho aplikácie, ako je mineralógia, využívajú chromatický posun (retardancia verzus zmena vlnovej dĺžky), ktorý je vlastný vlnovým platniam viacerých rádov.
Multi-Rad Half-Wave Plate
Štvrťvlnová platňa viacerých rádov
Alternatívou ku konvenčným kryštalickým kremenným vlnovým doskám je polymérová spomaľovacia fólia. Táto fólia je dostupná v niekoľkých veľkostiach a retardáciách a za zlomok ceny platní s kryštalickou vlnou. Filmové spomaľovače sú z hľadiska flexibility lepšie ako nanášanie kryštálového kremeňa. Ich tenký polymérny dizajn umožňuje ľahké rezanie fólie na potrebný tvar a veľkosť. Tieto fólie sú ideálne na použitie v aplikáciách, ktoré využívajú LCD a optické vlákna. Polymérová spomaľovacia fólia je dostupná aj v achromatických verziách. Tento film má však nízky prah poškodenia a nemal by sa používať s vysoko výkonnými svetelnými zdrojmi, ako sú lasery. Okrem toho je jeho použitie obmedzené na viditeľné spektrum, takže aplikácie UV, NIR alebo IR budú vyžadovať alternatívu.
Vlnové dosky s viacerými rádmi znamenajú, že spomalenie svetelnej dráhy bude okrem čiastkovej konštrukčnej retardácie podrobené určitému počtu posunov celej vlnovej dĺžky. Hrúbka viacradovej vlnovej dosky je vždy okolo 0,5 mm. V porovnaní s vlnovými doskami nultého rádu sú vlnové dosky s viacerými rádmi citlivejšie na zmeny vlnovej dĺžky a teploty. Sú však lacnejšie a široko používané v mnohých aplikáciách, kde zvýšená citlivosť nie je kritická.
⊙Dosky Zero Order Wave
Pretože ich celková retardácia je malé percento typu viacnásobného rádu, retardácia pre vlnové dosky nultého rádu je oveľa konštantnejšia, pokiaľ ide o zmeny teploty a vlnovej dĺžky. V situáciách vyžadujúcich väčšiu stabilitu alebo väčších teplotných výkyvov sú ideálnou voľbou vlnové dosky nultého rádu. Príklady aplikácií zahŕňajú pozorovanie rozšírenej spektrálnej vlnovej dĺžky alebo meranie pomocou prístroja používaného v teréne.
Polvlnová platňa nultého poriadku
Štvrťvlnová platňa nulového poriadku
- Cementovaná vlnová doska nultého rádu je konštruovaná z dvoch kremenných dosiek s ich rýchlou osou prekríženou, dve dosky sú stmelené UV epoxidom. Rozdiel v hrúbke medzi dvoma doskami určuje retardáciu. Vlnové platne nultého rádu ponúkajú podstatne nižšiu závislosť od teploty a zmeny vlnovej dĺžky ako doštičky s viacerými rádmi.
- Opticky kontaktovaná vlnová platňa nultého rádu je konštruovaná z dvoch kremenných platničiek s ich rýchlou osou prekríženou, dve platne sú konštruované metódou optického kontaktu, optická dráha je bez epoxidu.
- Vzduchom rozmiestnená vlnová doska nultého rádu je skonštruovaná z dvoch kremenných doštičiek inštalovaných v držiaku tvoriacom vzduchovú medzeru medzi dvoma kremennými doskami.
- Skutočná kremenná platňa nultého rádu je vyrobená z jednej kremennej platne, ktorá je veľmi tenká. Môžu byť ponúkané buď samostatne ako samostatné dosky pre aplikácie s vysokým prahom poškodenia (väčšie ako 1 GW/cm2), alebo ako cementovaná tenká kremenná doska na substráte BK7 na zabezpečenie pevnosti, aby sa vyriešil problém ľahkého poškodenia.
- Doska s dvojitou vlnovou dĺžkou nulového rádu môže poskytnúť špecifickú retardáciu na dvoch vlnových dĺžkach (základná vlnová dĺžka a druhá harmonická vlnová dĺžka) súčasne. Doštičky s dvojitou vlnovou dĺžkou sú obzvlášť užitočné, keď sa používajú v spojení s inými komponentmi citlivými na polarizáciu na oddelenie koaxiálnych laserových lúčov rôznych vlnových dĺžok. Vlnová platňa nultého rádu s dvojitou vlnovou dĺžkou je široko používaná vo femtosekundových laseroch.
- Telekomunikačná vlnová doska je len jedna kremenná doska, v porovnaní s cementovanou pravou vlnovou doskou nultého rádu. Používa sa hlavne vo vláknovej komunikácii. Telecom waveplate sú tenké a kompaktné vlnové dosky špeciálne navrhnuté tak, aby spĺňali náročné požiadavky na komunikačné komponenty. Polvlnovú platňu je možné použiť na otáčanie polarizačného stavu, zatiaľ čo štvrťvlnovú platňu možno použiť na konverziu lineárne polarizovaného svetla do kruhového polarizačného stavu a naopak. Polvlnná doska má hrúbku asi 91 μm, štvrťvlnová doska vždy nie je 1/4 vlna, ale 3/4 vlna, hrúbka asi 137 μm. Tieto ultra tenké vlnové dosky zaisťujú najlepšiu teplotnú šírku pásma, šírku pásma uhla a šírku pásma vlnovej dĺžky. Vďaka malej veľkosti sú tieto vlnovky tiež ideálne na zmenšenie celkovej veľkosti balenia vášho dizajnu. Môžeme poskytnúť vlastné veľkosti podľa vašej požiadavky.
- Stredná infračervená vlnová platňa nultého rádu je konštruovaná z dvoch platní s fluoridom horečnatým (MgF2) s ich rýchlou osou prekríženou, dve platne sú konštruované metódou optického kontaktu, optická dráha je bez epoxidu. Rozdiel v hrúbke medzi dvoma doskami určuje retardáciu. Stredné infračervené vlnové dosky nultého rádu sa široko používajú v infračervených aplikáciách, ideálne pre rozsah 2,5-6,0 mikrónov.
⊙Achromatické vlnové dosky
Achromatické vlnové dosky sú podobné vlnovým doskám nultého rádu okrem toho, že tieto dve dosky sú vyrobené z rôznych dvojlomných kryštálov. V dôsledku kompenzácie dvoch materiálov sú achromatické vlnové dosky oveľa konštantnejšie ako dokonca vlnové dosky nultého rádu. Achromatická vlnová doska je podobná vlnovej doske nultého rádu okrem toho, že dve dosky sú vyrobené z rôznych dvojlomných kryštálov. Pretože rozptyl dvojlomu dvoch materiálov je odlišný, je možné špecifikovať hodnoty retardácie v širokom rozsahu vlnových dĺžok. Takže retardácia bude menej citlivá na zmenu vlnovej dĺžky. Ak situácia pokrýva niekoľko spektrálnych vlnových dĺžok alebo celé pásmo (napríklad od fialovej po červenú), ideálnou voľbou sú achromatické vlnové dosky.
NIR achromatická vlnová doska
SWIR Achromatic Wave Plate
VIS achromatická vlnová doska
⊙Doštičky Super Achromatic Wave
Doštičky Super Achromatic Wave sú podobné doskám s achromatickou vlnou, poskytujú skôr plochú retardáciu v širokopásmovom rozsahu vlnových dĺžok. Normálna achromatická vlnová platňa pozostáva z jednej kremennej platne a jednej platne MgF2, ktorá má rozsah vlnových dĺžok len niekoľko stoviek nanometrov. Naše super achromatické vlnové dosky sú vyrobené z troch materiálov, kremeňa, MgF2 a zafíru, ktoré môžu poskytnúť plochú retardáciu v širšom rozsahu vlnových dĺžok.
⊙Fresnel Rhomb retardéry
Fresnelove kosoštvorcové spomaľovače využívajú vnútorný odraz v špecifických uhloch v štruktúre hranola, aby spomalili dopad dopadajúceho polarizovaného svetla. Rovnako ako platne s achromatickou vlnou môžu poskytnúť rovnomerné spomalenie v širokom rozsahu vlnových dĺžok. Keďže retardácia Fresnelových kosoštvorcových retardérov závisí iba od indexu lomu a geometrie materiálu, rozsah vlnových dĺžok je širší ako u achromatickej vlnovej dosky vyrobenej z dvojlomného kryštálu. Jediný Fresnel kosoštvorcový spomaľovač vytvára fázovú retardáciu λ/4, výstupné svetlo je paralelné so vstupným svetlom, ale je bočne posunuté; Dvojitý Fresnel kosoštvorcový retardér vytvára fázovú retardáciu λ/2, pozostáva z dvoch jednoduchých Fresnelových kosoštvorcových retardérov. Poskytujeme štandardné BK7 Fresnel Rhomb retardéry, iný materiál ako ZnSe a CaF2 je k dispozícii na požiadanie. Tieto spomaľovače sú optimalizované na použitie s diódovými a vláknovými aplikáciami. Pretože spomaľovače Fresnel Rhomb fungujú na základe úplného vnútorného odrazu, možno ich použiť na širokopásmové alebo achromatické použitie.
Fresnel Rhomb retardéry
⊙Polarizačné rotátory kryštalického kremeňa
Polarizačné rotátory kryštalického kremeňa sú jednotlivé kryštály kremeňa, ktoré otáčajú polarizáciu dopadajúceho svetla nezávisle od zarovnania medzi rotátorom a polarizáciou svetla. Vďaka rotačnej aktivite prírodného kremenného kryštálu je možné ho použiť aj ako polarizačné rotátory, takže rovina vstupného lineárne polarizovaného lúča bude natočená pod špeciálnym uhlom, ktorý je určený hrúbkou kremenného kryštálu. Ľavé a pravotočivé rotátory ponúkame už teraz. Pretože otáčajú polarizačnú rovinu o špecifický uhol, polarizačné rotátory kryštalického kremeňa sú skvelou alternatívou k vlnovým platniam a možno ich použiť na otáčanie celej polarizácie svetla pozdĺž optickej osi, nielen jednotlivej zložky svetla. Smer šírenia dopadajúceho svetla musí byť kolmý na rotátor.
Paralight Optics ponúka achromatické vlnové dosky, super achromatické vlnové dosky, cementované vlnové dosky s nulovým rádom, opticky kontaktované vlnové dosky s nulovým rádom, vzduchom rozmiestnené vlnové dosky s nulovým rádom, vlnové dosky s nulovým rádom, jednoplatňové vysokovýkonné vlnové dosky, vlnové dosky s viacerými objednávkami , vlnové dosky s dvojitou vlnovou dĺžkou, dosky s vlnovou dĺžkou nulového rádu, dosky s vlnovou dĺžkou pre telekomunikácie, dosky s vlnovou dĺžkou stredného infračerveného žiarenia s nulovým rádom, Fresnelove kosoštvorcové spomaľovače, prstencové držiaky pre vlnové dosky a kremenné polarizačné rotátory.
Vlnové dosky
Pre podrobnejšie informácie o polarizačnej optike alebo pre získanie cenovej ponuky nás prosím kontaktujte.
