Tổng quan
Quang học phân cực được sử dụng để thay đổi trạng thái phân cực của bức xạ tới. Quang học phân cực của chúng tôi bao gồm bộ phân cực, tấm sóng / bộ làm chậm, bộ khử cực, bộ quay xa ngày và bộ cách ly quang học trên các dải phổ UV, khả kiến hoặc IR.
Công cụ quay vòng Faraday 1064nm
Bộ cách ly không gian trống
Bộ phân cực Nd-YAG công suất cao
Thiết kế quang học thường tập trung vào bước sóng và cường độ ánh sáng mà bỏ qua sự phân cực của nó. Tuy nhiên, sự phân cực là một tính chất quan trọng của ánh sáng ở dạng sóng. Ánh sáng là sóng điện từ, điện trường của sóng này dao động vuông góc với phương truyền sóng. Trạng thái phân cực mô tả hướng dao động của sóng so với hướng truyền. Ánh sáng được gọi là không phân cực nếu hướng của điện trường này dao động ngẫu nhiên theo thời gian. Nếu hướng của điện trường ánh sáng được xác định rõ thì nó được gọi là ánh sáng phân cực. Nguồn ánh sáng phân cực phổ biến nhất là tia laser. Tùy thuộc vào cách định hướng của điện trường, chúng ta phân loại ánh sáng phân cực thành ba loại phân cực:
★ Phân cực tuyến tính: dao động và lan truyền nằm trong một mặt phẳng.Theđiện trường của ánh sáng phân cực tuyến tính cgồm hai đường vuông góc, có biên độ bằng nhau, tuyến tính thành phần không có độ lệch pha.Điện trường tổng hợp của ánh sáng được giới hạn trong một mặt phẳng dọc theo hướng truyền.
★Phân cực tròn: hướng của ánh sáng thay đổi theo thời gian theo kiểu xoắn ốc. Điện trường của ánh sáng gồm hai thành phần tuyến tính vuông góc với nhau, có biên độ bằng nhau nhưng có độ lệch pha là π/2. Điện trường tổng hợp của ánh sáng quay theo một vòng tròn xung quanh hướng truyền.
★Phân cực elip: điện trường của ánh sáng phân cực elip mô tả một hình elip, được so sánh với hình tròn bằng phân cực tròn. Điện trường này có thể được coi là sự kết hợp của hai thành phần tuyến tính có biên độ khác nhau và/hoặc độ lệch pha không phải là π/2. Đây là mô tả tổng quát nhất về ánh sáng phân cực, và ánh sáng phân cực tròn và tuyến tính có thể được xem như những trường hợp đặc biệt của ánh sáng phân cực elip.
Hai trạng thái phân cực tuyến tính trực giao thường được gọi là “S” và “P”,họđược xác định bởi sự định hướng tương đối của chúng với mặt phẳng tới.Ánh sáng phân cực Pđang dao động song song với mặt phẳng này là “P”, trong khi ánh sáng phân cực s có điện trường phân cực vuông góc với mặt phẳng này là “S”.Phân cựclà các thành phần quang học quan trọng để kiểm soát độ phân cực của bạn, truyền tải trạng thái phân cực mong muốn đồng thời phản xạ, hấp thụ hoặc làm lệch phần còn lại. Có rất nhiều loại kính phân cực, mỗi loại đều có ưu điểm và nhược điểm riêng. Để giúp bạn chọn kính phân cực tốt nhất cho ứng dụng của mình, chúng tôi sẽ thảo luận về thông số kỹ thuật của kính phân cực cũng như hướng dẫn lựa chọn kính phân cực.
P và S pol. được xác định bởi sự định hướng tương đối của chúng với mặt phẳng tới
Thông số kỹ thuật phân cực
Các bộ phân cực được xác định bởi một vài thông số chính, một số thông số đó dành riêng cho quang học phân cực. Các thông số quan trọng nhất là:
⊙Sự truyền: Giá trị này đề cập đến sự truyền ánh sáng phân cực tuyến tính theo hướng của trục phân cực hoặc sự truyền ánh sáng không phân cực qua bản phân cực. Truyền song song là sự truyền ánh sáng không phân cực qua hai bản phân cực có trục phân cực của chúng thẳng hàng, trong khi truyền chéo là sự truyền ánh sáng không phân cực qua hai bản phân cực có trục phân cực của chúng giao nhau. Đối với các kính phân cực lý tưởng, việc truyền ánh sáng phân cực tuyến tính song song với trục phân cực là 100%, truyền song song là 50% và truyền chéo là 0%. Ánh sáng không phân cực có thể được coi là sự kết hợp ngẫu nhiên biến thiên nhanh chóng của ánh sáng phân cực p và s. Một bản phân cực tuyến tính lý tưởng sẽ chỉ truyền một trong hai bản phân cực tuyến tính, làm giảm cường độ không phân cực ban đầu I0một nửa, tức làTôi = tôi0/2,nên độ truyền song song (đối với ánh sáng không phân cực) là 50%. Đối với ánh sáng phân cực tuyến tính có cường độ I0, cường độ truyền qua một bản phân cực lý tưởng, I, có thể được mô tả bằng định luật Malus, nghĩa là,Tôi = tôi0vì2Øtrong đó θ là góc giữa phân cực tuyến tính tới và trục phân cực. Chúng tôi thấy rằng đối với các trục song song, đạt được mức truyền 100%, trong khi đối với trục 90°, còn được gọi là kính phân cực chéo, có tỷ lệ truyền qua 0%, do đó tỷ lệ truyền chéo là 0%. Tuy nhiên, trong các ứng dụng thực tế, độ truyền qua không bao giờ có thể chính xác là 0%, do đó, các bản phân cực được đặc trưng bởi tỷ lệ tắt như được mô tả dưới đây, tỷ lệ này có thể được sử dụng để xác định độ truyền thực tế qua hai bản phân cực chéo nhau.
⊙Tỷ lệ tuyệt chủng và mức độ phân cực: Các đặc tính phân cực của bộ phân cực tuyến tính thường được xác định bởi mức độ phân cực hoặc hiệu suất phân cực, tức là P=(T1-T2)/(T1+T2) và tỷ số tuyệt chủng của nó, tức là ρp=T2/T1trong đó độ truyền qua chính của ánh sáng phân cực tuyến tính qua bản phân cực là T1 và T2. T1 là độ truyền cực đại qua bản phân cực và xảy ra khi trục truyền của bản phân cực song song với sự phân cực của chùm tia phân cực tuyến tính tới; T2 là độ truyền tối thiểu qua bản phân cực và xảy ra khi trục truyền của bản phân cực vuông góc với sự phân cực của chùm tia phân cực tuyến tính tới.
Hiệu suất tuyệt chủng của bản phân cực tuyến tính thường được biểu thị bằng 1 / ρp : 1. Thông số này dao động từ dưới 100:1 (nghĩa là bạn có khả năng truyền ánh sáng phân cực P cao hơn 100 lần so với ánh sáng phân cực S) đối với các bản phân cực tấm kinh tế đến 106:1 dành cho kính phân cực tinh thể lưỡng chiết chất lượng cao. Tỷ lệ tuyệt chủng thường thay đổi theo bước sóng và góc tới và phải được đánh giá cùng với các yếu tố khác như chi phí, kích thước và khả năng truyền phân cực cho một ứng dụng nhất định. Ngoài tỷ lệ tắt, chúng ta có thể đo hiệu suất của máy phân cực bằng cách mô tả hiệu suất. Mức độ hiệu quả phân cực được gọi là “độ tương phản”, tỷ lệ này thường được sử dụng khi xem xét các ứng dụng trong điều kiện ánh sáng yếu trong đó tổn thất cường độ là rất nghiêm trọng.
⊙Góc chấp nhận: Góc chấp nhận là độ lệch lớn nhất so với góc tới thiết kế mà tại đó bộ phân cực vẫn hoạt động theo thông số kỹ thuật. Hầu hết các bản phân cực được thiết kế để hoạt động ở góc tới 0° hoặc 45°, hoặc ở góc Brewster. Góc chấp nhận rất quan trọng đối với việc căn chỉnh nhưng có tầm quan trọng đặc biệt khi làm việc với các dầm không chuẩn trực. Lưới dây và bộ phân cực lưỡng sắc có góc chấp nhận lớn nhất, lên đến góc chấp nhận hoàn toàn gần 90°.
⊙Cấu trúc: Kính phân cực có nhiều dạng và kiểu dáng. Kính phân cực màng mỏng là màng mỏng tương tự như bộ lọc quang học. Bộ tách chùm tấm phân cực là những tấm phẳng, mỏng được đặt nghiêng một góc với chùm tia. Bộ tách chùm khối lập phương phân cực bao gồm hai lăng kính góc vuông được gắn với nhau ở cạnh huyền.
Các bản phân cực lưỡng chiết bao gồm hai lăng kính tinh thể được gắn với nhau, trong đó góc của lăng kính được xác định bởi thiết kế bản phân cực cụ thể.
⊙Khẩu độ rõ ràng: Khẩu độ rõ ràng thường hạn chế nhất đối với các bản phân cực lưỡng chiết vì sự sẵn có của các tinh thể quang học tinh khiết sẽ hạn chế kích thước của các bản phân cực này. Các bộ phân cực lưỡng sắc có khẩu độ rõ ràng lớn nhất hiện có vì chế tạo của chúng phù hợp với kích thước lớn hơn.
⊙Độ dài đường quang: Chiều dài ánh sáng phải truyền qua bản phân cực. Quan trọng đối với sự tán sắc, ngưỡng hư hỏng và hạn chế về không gian, độ dài đường quang có thể đáng kể ở các bản phân cực lưỡng chiết nhưng thường ngắn ở các bản phân cực lưỡng sắc.
⊙Ngưỡng hư hỏng: Ngưỡng hư hỏng của tia laze được xác định bởi vật liệu được sử dụng cũng như thiết kế của bộ phân cực, với các bộ phân cực lưỡng chiết thường có ngưỡng hư hỏng cao nhất. Xi măng thường là nguyên tố dễ bị tổn thương nhất bởi tia laze, đó là lý do tại sao các bộ tách chùm tiếp xúc quang học hoặc các bộ phân cực lưỡng chiết đặt trong không khí có ngưỡng hư hỏng cao hơn.
Hướng dẫn lựa chọn kính phân cực
Có một số loại kính phân cực bao gồm lưỡng sắc, lập phương, lưới dây và tinh thể. Không có loại kính phân cực nào là lý tưởng cho mọi ứng dụng, mỗi loại đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng.
Bộ phân cực lưỡng sắc truyền một trạng thái phân cực cụ thể trong khi chặn tất cả các trạng thái phân cực khác. Cấu trúc điển hình bao gồm một lớp phủ đơn hoặc màng lưỡng sắc polymer, kẹp hai tấm kính. Khi một chùm tia tự nhiên truyền qua vật liệu lưỡng sắc, một trong các thành phần phân cực trực giao của chùm tia bị hấp thụ mạnh và phần còn lại đi ra ngoài với độ hấp thụ yếu. Vì vậy, bộ phân cực tấm lưỡng sắc có thể được sử dụng để chuyển chùm tia phân cực ngẫu nhiên thành chùm phân cực tuyến tính. So với lăng kính phân cực, bộ phân cực tấm lưỡng sắc có kích thước lớn hơn nhiều và góc chấp nhận được. Mặc dù bạn sẽ thấy tỷ lệ tuyệt chủng so với chi phí cao nhưng kết cấu hạn chế việc sử dụng laser công suất cao hoặc nhiệt độ cao. Các bản phân cực lưỡng sắc có sẵn ở nhiều dạng khác nhau, từ màng nhiều lớp chi phí thấp đến các bản phân cực có độ tương phản cao có độ chính xác cao.
Các bản phân cực lưỡng sắc hấp thụ trạng thái phân cực không mong muốn
Bộ tách chùm khối lập phương phân cực được tạo ra bằng cách nối hai lăng kính góc vuông với một cạnh huyền được phủ. Lớp phủ phân cực thường được cấu tạo từ các lớp vật liệu có chiết suất cao và thấp xen kẽ phản xạ ánh sáng phân cực S và truyền P. Kết quả là tạo ra hai chùm tia trực giao ở dạng dễ lắp đặt và căn chỉnh. Lớp phủ phân cực thường có thể chịu được mật độ năng lượng cao, tuy nhiên chất kết dính dùng để gắn các khối có thể bị hỏng. Chế độ lỗi này có thể được loại bỏ thông qua tiếp xúc quang học. Mặc dù chúng ta thường thấy độ tương phản cao đối với chùm tia truyền qua, độ tương phản phản xạ thường thấp hơn.
Các bộ phân cực lưới dây có một dãy các dây cực nhỏ trên đế thủy tinh truyền có chọn lọc ánh sáng Phân cực P và phản chiếu ánh sáng Phân cực S. Do tính chất cơ học, các bộ phân cực lưới dây có dải bước sóng chỉ bị giới hạn bởi sự truyền của chất nền khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng băng thông rộng yêu cầu độ phân cực có độ tương phản cao.
Sự phân cực vuông góc với dây kim loại được truyền đi
Bộ phân cực tinh thể truyền độ phân cực mong muốn và làm lệch phần còn lại bằng cách sử dụng đặc tính lưỡng chiết của vật liệu tinh thể của chúng
Các bản phân cực tinh thể sử dụng đặc tính lưỡng chiết của chất nền để thay đổi trạng thái phân cực của ánh sáng tới. Vật liệu lưỡng chiết có chiết suất hơi khác nhau đối với ánh sáng bị phân cực theo các hướng khác nhau khiến cho các trạng thái phân cực khác nhau truyền qua vật liệu với tốc độ khác nhau.
Kính phân cực Wollaston là một loại kính phân cực tinh thể bao gồm hai lăng kính góc vuông lưỡng chiết được gắn với nhau sao cho trục quang của chúng vuông góc. Ngoài ra, ngưỡng sát thương cao của các bản phân cực tinh thể khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng laser.
Máy phân cực Wollaston
Dòng sản phẩm phân cực đa dạng của Paralight Optics bao gồm Bộ tách chùm khối phân cực, PBS hai kênh hiệu suất cao, Bộ tách chùm khối phân cực công suất cao, Bộ tách chùm tấm phân cực 56°, Bộ tách chùm tấm phân cực 45°, Bộ phân cực tấm lưỡng sắc, Bộ phân cực tuyến tính hạt nano, Bộ phân cực lưỡng chiết hoặc tinh thể (Glan) Bộ phân cực Taylor, Bộ phân cực Laser Glan, Bộ phân cực Glan Thompson, Bộ phân cực Wollaston, Bộ phân cực Rochon), Bộ phân cực tròn có thể thay đổi và Bộ dịch chuyển / kết hợp chùm tia phân cực.
Máy phân cực dòng Laser
Để biết thêm thông tin chi tiết về quang học phân cực hoặc nhận báo giá, vui lòng liên hệ với chúng tôi.
