Pregled
Polarizacijska optika se uporablja za spreminjanje stanja polarizacije vpadnega sevanja. Naša polarizacijska optika vključuje polarizatorje, valovne plošče/zaviralce, depolarizatorje, Faradayeve rotatorje in optične izolatorje v UV, vidnem ali IR spektralnem območju.
Valovne plošče, znane tudi kot zaviralci, prepuščajo svetlobo in spreminjajo njeno polarizacijsko stanje, ne da bi oslabili, odklonili ali premaknili žarek. To naredijo tako, da upočasnijo (ali zakasnijo) eno komponento polarizacije glede na njeno ortogonalno komponento. Valovna plošča je optični element z dvema glavnima osmama, počasno in hitro, ki razdelita vpadni polarizirani žarek v dva medsebojno pravokotna polarizirana žarka. Nastajajoči žarek se ponovno združi in tvori poseben posamezen polariziran žarek. Valovne plošče proizvajajo polne, pol- in četrt valove zaostanka. Znani so tudi kot retarder ali retardacijska plošča. V nepolarizirani svetlobi so valovne plošče enakovredne oknom – obe sta ravni optični komponenti, skozi katero prehaja svetloba.
⊙Četrtvalovna plošča: ko je linearno polarizirana svetloba vhodna pod kotom 45 stopinj glede na os četrtvalovne plošče, je izhod krožno polariziran in obratno.
⊙Polvalovna plošča: Polvalovna plošča vrti linearno polarizirano svetlobo v katero koli želeno smer. Rotacijski kot je dvakrat večji od kota med vpadno polarizirano svetlobo in optično osjo.
Laserska četrtvalovna plošča ničelnega reda z zračnim razmikom
Laserska polvalovna plošča ničelnega reda z zračnim razmikom
Wave plošče so idealne za nadzor in analizo stanja polarizacije svetlobe. Na voljo so v treh glavnih vrstah – ničelni vrstni red, večkratni vrstni red in akromatski – vsaka vsebuje edinstvene prednosti glede na zadevno aplikacijo. Dobro razumevanje ključne terminologije in specifikacij pomaga pri izbiri prave valovite plošče, ne glede na to, kako preprost ali zapleten je optični sistem.
Terminologija in specifikacije
⊙Dvolomnost: Wave plošče so izdelane iz dvolomnih materialov, najpogosteje kristalnega kremena. Dvolomni materiali imajo nekoliko različne lomne količnike za svetlobo, polarizirano v različnih orientacijah. Kot taki ločijo vpadno nepolarizirano svetlobo na njene vzporedne in pravokotne komponente, prikazane na naslednji sliki.
Dvolomni kalcitni kristali, ki ločujejo nepolarizirano svetlobo
⊙Hitra os in počasna os: svetloba, polarizirana vzdolž hitre osi, ima nižji lomni količnik in potuje hitreje skozi valovne plošče kot svetloba, polarizirana vzdolž počasne osi. Hitra os je označena z majhno ploščato točko ali piko na premeru hitre osi nenameščene valovite plošče ali z oznako na pritrditvi celice nameščene valovite plošče.
⊙Retardacija: Retardacija opisuje fazni premik med polarizacijsko komponento, projicirano vzdolž hitre osi, in komponento, projicirano vzdolž počasne osi. Zaostanek je določen v enotah stopinj, valov ali nanometrov. En polni val zaostanka je enakovreden 360° ali številu nanometrov pri valovni dolžini, ki nas zanima. Toleranca zaostanka je običajno navedena v stopinjah, naravnih ali decimalnih delih polnega vala ali nanometrih. Primeri tipičnih specifikacij in toleranc za zakasnitev so: λ/4 ± λ/300, λ/2 ± 0,003λ, λ/2 ± 1°, 430 nm ± 2 nm.
Najbolj priljubljene vrednosti zaostanka so λ/4, λ/2 in 1λ, vendar so lahko druge vrednosti uporabne v določenih aplikacijah. Na primer, notranji odboj od prizme povzroči fazni zamik med komponentami, kar je lahko težavno; kompenzacijska valovna plošča lahko obnovi želeno polarizacijo.
⊙Večvrstni vrstni red: pri valovnih ploščah z več vrstnimi redi je skupna zaostalost želena zaostalost plus celo število. Presežek celega števila ne vpliva na delovanje, tako kot je ura, ki danes kaže opoldne, videti enako kot tista, ki kaže opoldne čez teden dni – čeprav je bil čas dodan, je še vedno videti enako. Čeprav so valovne plošče z več vrstami zasnovane samo z enim dvolomnim materialom, so lahko relativno debele, kar olajša rokovanje in integracijo sistema. Zaradi velike debeline pa so valovne plošče več vrstnih redov bolj dovzetne za retardacijske premike, ki jih povzroči premik valovne dolžine ali spremembe temperature okolja.
⊙Ničelni vrstni red: valovna plošča ničelnega reda je zasnovana tako, da daje zakasnitev ničelnih polnih valov brez presežka, plus želeno frakcijo. Na primer, plošče Zero Order Quartz Wave so sestavljene iz dveh kremenčevih valov večkratnega reda, katerih osi sta prekrižani, tako da je efektivna retardacija razlika med njima. Standardna valovna plošča ničelnega reda, znana tudi kot sestavljena valovna plošča ničelnega reda, je sestavljena iz več valovnih plošč iz istega dvolomnega materiala, ki so nameščene tako, da so pravokotne na optično os. Razslojevanje več valovnih plošč uravnava zaostale premike, ki se pojavijo v posameznih valovnih ploščah, s čimer izboljša zaostalo stabilnost na premike valovne dolžine in spremembe temperature okolja. Standardne valovne plošče ničelnega reda ne izboljšajo retardacijskega premika, ki ga povzroči drugačen vpadni kot. Prava valovna plošča ničelnega reda je sestavljena iz enega samega dvolomnega materiala, ki je bil predelan v ultratanko ploščo, ki je lahko debela le nekaj mikronov, da se doseže določena stopnja zakasnitve pri ničelnem redu. Medtem ko lahko tankost plošče oteži rokovanje ali montažo valovne plošče, prave valovne plošče ničelnega reda ponujajo vrhunsko stabilnost zakasnitve na premik valovne dolžine, spremembo temperature okolja in drugačen vpadni kot kot druge valovne plošče. Plošče Zero Order Wave kažejo boljše delovanje kot plošče Multi Order Wave. Kažejo širšo pasovno širino in manjšo občutljivost na spremembe temperature in valovne dolžine, zato jih je treba upoštevati pri bolj kritičnih aplikacijah.
⊙Akromatsko: Akromatske valovne plošče so sestavljene iz dveh različnih materialov, ki praktično odpravita kromatsko disperzijo. Standardne akromatične leče so izdelane iz dveh vrst stekla, ki se ujemata, da dosežeta želeno goriščno razdaljo in hkrati zmanjšata ali odstranita kromatsko aberacijo. Akromatske valovne plošče delujejo po istem osnovnem principu. Na primer, Achromatic Waveplates so izdelani iz kristalnega kremena in magnezijevega fluorida, da dosežejo skoraj konstantno zaostajanje v širokem spektralnem pasu.
⊙Super akromatične: Super akromatične valovne plošče so posebna vrsta akromatskih valov, ki se uporabljajo za odpravo kromatične disperzije za veliko širši valovni pas. Številne superakromatične valovne plošče je mogoče uporabiti tako za vidni spekter kot tudi za območje NIR s skoraj enako, če ne boljšo, enotnostjo kot tipične akromatične valovne plošče. Kadar so tipične akromatične valovne plošče izdelane iz kremena in magnezijevega fluorida določene debeline, super akromatične valovne plošče uporabljajo dodatno safirno podlago skupaj s kremenom in magnezijevim fluoridom. Debelina vseh treh substratov je določena strateško za odpravo kromatične disperzije za daljše območje valovnih dolžin.
Navodila za izbiro polarizatorja
⊙Multiple Order Wave plošče
Valovna plošča nizkega (večkratnega) reda je zasnovana tako, da daje zakasnitev več polnih valov in želeno frakcijo. Posledica tega je ena, fizično robustna komponenta z želeno zmogljivostjo. Sestavljen je iz ene plošče kristalnega kremena (nominalno 0,5 mm debeline). Tudi majhne spremembe v valovni dolžini ali temperaturi bodo povzročile znatne spremembe v želeni delni zaostalosti. Valovne plošče z več vrstami so cenejše in se uporabljajo v številnih aplikacijah, kjer povečana občutljivost ni pomembna. So dobra izbira za uporabo z monokromatsko svetlobo v okolju z nadzorovano klimo, običajno so povezani z laserjem v laboratoriju. Nasprotno pa aplikacije, kot je mineralogija, izkoriščajo kromatski premik (zaostalost v primerjavi s spremembo valovne dolžine), ki je neločljivo povezan z valovnimi ploščami več vrstnih redov.
Večvrstna polvalovna plošča
Četrtvalovna plošča več redov
Alternativa običajnim valovitim ploščam iz kristalnega kvarca je polimerni zaviralni film. Ta film je na voljo v različnih velikostih in zadržkih ter po nižji ceni kot plošče s kristalnimi valovi. Filmski zaviralci so boljši od kristalnega kremena glede uporabe v smislu fleksibilnosti. Njihova tanka polimerna zasnova omogoča enostavno rezanje folije na želeno obliko in velikost. Ti filmi so idealni za uporabo v aplikacijah, ki uporabljajo LCD in optična vlakna. Polymer Retarder Film je na voljo tudi v akromatskih različicah. Vendar pa ima ta film nizek prag poškodb in se ga ne sme uporabljati z močnimi viri svetlobe, kot so laserji. Poleg tega je njegova uporaba omejena na vidni spekter, zato bodo aplikacije UV, NIR ali IR zahtevale alternativo.
Valovne plošče z več vrstami vrstnega reda pomenijo, da bo zakasnitev svetlobne poti podvržena določenemu številu premikov celotne valovne dolžine poleg delne zaostalosti zasnove. Debelina valovite plošče z več vrstami je vedno okoli 0,5 mm. V primerjavi z valovnimi ploščami ničelnega reda so valovne plošče večvrstnega reda bolj občutljive na spremembe valovne dolžine in temperature. Vendar so cenejši in se pogosto uporabljajo v številnih aplikacijah, kjer povečana občutljivost ni kritična.
⊙Zero Order Wave plošče
Ker je njihova skupna zaostalost majhen odstotek tipa večkratnega reda, je zakasnitev za valovne plošče ničelnega reda veliko bolj konstantna glede na spremembe temperature in valovne dolžine. V situacijah, kjer je potrebna večja stabilnost ali večja temperaturna odstopanja, so valovne plošče ničelnega reda idealna izbira. Primeri uporabe vključujejo opazovanje razširjene spektralne valovne dolžine ali izvajanje meritev z instrumentom, ki se uporablja na terenu.
Polvalovna plošča ničelnega reda
Četrtvalovna plošča ničelnega reda
- Cementirana valovna plošča ničelnega reda je sestavljena iz dveh kremenčevih plošč s prekrižanimi hitrimi osmi, obe plošči pa sta cementirani z UV epoksidom. Razlika v debelini med obema ploščama določa zaostalost. Valovne plošče ničelnega reda ponujajo bistveno manjšo odvisnost od spremembe temperature in valovne dolžine kot valovne plošče več vrst.
- Optično kontaktna valovna plošča ničelnega reda je sestavljena iz dveh kvarčnih plošč s prekrižanimi hitrimi osmi, obe plošči sta izdelani z optično kontaktno metodo, optična pot je brez epoksida.
- Zračno razmaknjena valovna plošča ničelnega reda je sestavljena iz dveh kvarčnih plošč, nameščenih v nosilcu, ki tvorita zračno režo med obema kvarčnima ploščama.
- Prava kvarčna plošča ničelnega reda je izdelana iz ene same kremenčeve plošče, ki je zelo tanka. Ponujeni so lahko kot samostojna plošča za aplikacije z visokim pragom poškodb (več kot 1 GW/cm2) ali kot cementirana tanka kvarčna plošča na substratu BK7 za zagotavljanje trdnosti in reševanje problema, ki se lahko poškoduje.
- Valovna plošča z dvojno valovno dolžino ničelnega reda lahko hkrati zagotovi specifično zakasnitev pri dveh valovnih dolžinah (osnovni valovni dolžini in drugi harmonični valovni dolžini). Valovne plošče z dvojno valovno dolžino so še posebej uporabne, kadar se uporabljajo v povezavi z drugimi komponentami, občutljivimi na polarizacijo, za ločevanje koaksialnih laserskih žarkov različnih valovnih dolžin. Valovna plošča z dvojno valovno dolžino ničelnega reda se pogosto uporablja v femtosekundnih laserjih.
- Telekomunikacijska valovna plošča je samo ena kvarčna plošča v primerjavi s cementirano pravo valovito ploščo ničelnega reda. Uporablja se predvsem v optični komunikaciji. Telekomunikacijske valovne plošče so tanke in kompaktne valovne plošče, posebej zasnovane za izpolnjevanje zahtevnih zahtev optične komunikacijske komponente. Polvalovno ploščo lahko uporabimo za vrtenje polarizacijskega stanja, četrtvalovno ploščo pa lahko uporabimo za pretvorbo linearno polarizirane svetlobe v krožno polarizacijsko stanje in obratno. Polvalovna plošča je debela približno 91 µm, četrtinska valovna plošča ni vedno 1/4 vala, temveč 3/4 vala, debeline približno 137 µm. Ta ultra tanka valovna plošča zagotavlja najboljšo temperaturno pasovno širino, pasovno širino kota in pasovno širino valovne dolžine. Zaradi majhne velikosti teh valovitih plošč so idealne tudi za zmanjšanje celotne velikosti paketa vašega dizajna. Na vašo zahtevo lahko zagotovimo velikosti po meri.
- Srednja infrardeča valovna plošča ničelnega reda je sestavljena iz dveh plošč iz magnezijevega fluorida (MgF2) s križanimi hitrimi osmi, obe plošči sta izdelani z metodo optičnega stika, optična pot je brez epoksida. Razlika v debelini med obema ploščama določa zaostalost. Srednje infrardeče valovne plošče ničelnega reda se pogosto uporabljajo v infrardečih aplikacijah, idealno za območje 2,5–6,0 mikronov.
⊙Akromatske valovne plošče
Akromatske valovne plošče so podobne valovnim ploščam ničelnega reda, le da sta obe plošči izdelani iz različnih dvolomnih kristalov. Zaradi kompenzacije dveh materialov so akromatične valovne plošče veliko bolj konstantne kot celo valovne plošče ničelnega reda. Akromatska valovna plošča je podobna valoviti plošči ničelnega reda, le da sta obe plošči izdelani iz različnih dvolomnih kristalov. Ker je disperzija dvolomnosti dveh materialov različna, je mogoče določiti vrednosti zakasnitve pri širokem območju valovnih dolžin. Tako bo zaostanek manj občutljiv na spremembo valovne dolžine. Če situacija zajema več spektralnih valovnih dolžin ali celoten pas (na primer od vijolične do rdeče), so akromatične valovne plošče idealna izbira.
Akromatska valovna plošča NIR
Akromatska valovna plošča SWIR
Akromatska valovna plošča VIS
⊙Plošče Super Achromatic Wave
Plošče Super Achromatic Wave so podobne ploščam z akromatskimi valovi, bolj zagotavljajo ravno zakasnitev v območju super širokopasovnih valovnih dolžin. Običajna akromatska valovna plošča je sestavljena iz ene kvarčne plošče in ene plošče MgF2, ki ima le nekaj sto nanometrskih valovnih dolžin. Naše plošče s super akromatičnimi valovi so narejene iz treh materialov, kremena, MgF2 in safirja, ki lahko zagotovijo ravno zakasnitev na širšem območju valovnih dolžin.
⊙Fresnel Rhomb Retarderji
Fresnel Rhomb Retarders uporabljajo notranji odboj pod določenimi koti znotraj strukture prizme, da zagotovijo zadrževanje vpadne polarizirane svetlobe. Tako kot Achromatic Wave plošče lahko zagotovijo enakomerno zaostajanje v širokem razponu valovnih dolžin. Ker je retardacija zaviralcev Fresnel Rhomb odvisna samo od lomnega količnika in geometrije materiala, je razpon valovnih dolžin širši kot pri akromatski valovni plošči, izdelani iz dvolomnega kristala. Enojni Fresnel Rhomb Retarderji proizvajajo fazni zamik λ/4, izhodna svetloba je vzporedna z vhodno svetlobo, vendar bočno zamaknjena; Dvojni Fresnel Rhomb Retarderji proizvajajo fazni zaostanek λ/2, sestavljen je iz dveh Single Fresnel Rhomb Retarderjev. Nudimo standardne zaviralce Fresnel Rhomb BK7, drugi materiali, kot sta ZnSe in CaF2, so na voljo na zahtevo. Ti zaviralci so optimizirani za uporabo z diodami in optičnimi aplikacijami. Ker zaviralci Fresnel Rhomb delujejo na podlagi popolnega notranjega odboja, jih je mogoče uporabiti za širokopasovno ali akromatsko uporabo.
Fresnel Rhomb Retarderji
⊙Polarizacijski rotatorji iz kristalnega kvarca
Polarizacijski rotatorji iz kristalnega kvarca so enojni kristali kremena, ki vrtijo polarizacijo vpadne svetlobe neodvisno od poravnave med rotatorjem in polarizacijo svetlobe. Zaradi rotacijske aktivnosti naravnega kremenčevega kristala se lahko uporablja tudi kot polarizacijski rotator, tako da bo ravnina vhodnega linearno polariziranega žarka zasukana pod posebnim kotom, ki je določen z debelino kremenčevega kristala. Levi in desni rotatorji so sedaj na voljo pri nas. Ker vrtijo polarizacijsko ravnino za določen kot, so polarizacijski rotatorji iz kristalnega kvarca odlična alternativa valovitim ploščam in jih je mogoče uporabiti za vrtenje celotne polarizacije svetlobe vzdolž optične osi, ne le posamezne komponente svetlobe. Smer širjenja vpadne svetlobe mora biti pravokotna na rotator.
Paralight Optics ponuja akromatične valovne plošče, super akromatske valovne plošče, cementirane valovne plošče ničelnega reda, optično kontaktne valovne plošče ničelnega reda, valovne plošče ničelnega reda z zračnim razmikom, prave valovne plošče ničelnega reda, enoploščne valovne plošče visoke moči, valovne plošče večvrstnega reda , valovne plošče z dvojno valovno dolžino, valovne plošče z dvojno valovno dolžino ničelnega reda, valovne plošče za telekomunikacije, valovne plošče ničelnega reda srednjega IR, zaviralci Fresnel Rhomb, držala obročev za valovne plošče in kvarčni polarizacijski rotatorji.
Valovite plošče
Za podrobnejše informacije o polarizacijski optiki ali ponudbo nas kontaktirajte.
