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L'optique de polarisation est utilisée pour modifier l'état de polarisation du rayonnement incident.Nos optiques de polarisation comprennent des polariseurs, des lames d'onde/retardateurs, des dépolariseurs, des rotateurs de Faraday et des isolateurs optiques sur les plages spectrales UV, visible ou IR.
Rotateur de Faraday 1064 nm
Isolateur d'espace libre
Polariseur Nd-YAG haute puissance
La conception optique se concentre souvent sur la longueur d’onde et l’intensité de la lumière, tout en négligeant sa polarisation.La polarisation est cependant une propriété importante de la lumière en tant qu’onde.La lumière est une onde électromagnétique et le champ électrique de cette onde oscille perpendiculairement à la direction de propagation.L'état de polarisation décrit l'orientation de l'oscillation de l'onde par rapport à la direction de propagation.La lumière est dite non polarisée si la direction de ce champ électrique fluctue de manière aléatoire dans le temps.Si la direction du champ électrique de la lumière est bien définie, on parle de lumière polarisée.La source de lumière polarisée la plus courante est le laser.Selon l'orientation du champ électrique, nous classons la lumière polarisée en trois types de polarisations :
★Polarisation linéaire : l'oscillation et la propagation se font dans un seul plan.Thechamp électrique d'une lumière polarisée linéairement cse compose de deux perpendiculaires, égales en amplitude, linéaires composants qui n’ont pas de différence de phase.Le champ électrique de lumière résultant est confiné à un seul plan le long de la direction de propagation.
★Polarisation circulaire : l'orientation de la lumière change au fil du temps de manière hélicoïdale.Le champ électrique de la lumière est constitué de deux composantes linéaires perpendiculaires l’une à l’autre, d’amplitude égale, mais présentant une différence de phase de π/2.Le champ électrique de lumière résultant tourne en cercle autour de la direction de propagation.
★Polarisation elliptique : le champ électrique de la lumière polarisée elliptiquement décrit une ellipse, comparé à un cercle par polarisation circulaire.Ce champ électrique peut être considéré comme la combinaison de deux composantes linéaires d'amplitudes différentes et/ou de différence de phase qui n'est pas π/2.Il s’agit de la description la plus générale de la lumière polarisée, et la lumière polarisée circulaire et linéaire peut être considérée comme des cas particuliers de lumière polarisée elliptiquement.
Les deux états de polarisation linéaire orthogonaux sont souvent appelés « S » et « P ».ilssont définis par leur orientation relative par rapport au plan d'incidence.Lumière polarisée Pqui oscille parallèlement à ce plan sont « P », tandis que la lumière polarisée s qui a un champ électrique polarisé perpendiculairement à ce plan est « S ».Polariseurssont des éléments optiques clés pour contrôler votre polarisation, transmettant un état de polarisation souhaité tout en réfléchissant, absorbant ou déviant le reste.Il existe une grande variété de types de polariseurs, chacun présentant ses propres avantages et inconvénients.Pour vous aider à sélectionner le meilleur polariseur pour votre application, nous discuterons des spécifications du polariseur ainsi que du guide de sélection des polariseurs.
P et Spol.sont définis par leur orientation relative par rapport au plan d'incidence
Spécifications du polariseur
Les polariseurs sont définis par quelques paramètres clés, dont certains sont spécifiques à l'optique de polarisation.Les paramètres les plus importants sont :
⊙Transmission : Cette valeur fait référence soit à la transmission de la lumière polarisée linéairement dans la direction de l'axe de polarisation, soit à la transmission de la lumière non polarisée à travers le polariseur.La transmission parallèle est la transmission de lumière non polarisée à travers deux polariseurs dont les axes de polarisation sont alignés en parallèle, tandis que la transmission croisée est la transmission de lumière non polarisée à travers deux polariseurs dont les axes de polarisation sont croisés.Pour les polariseurs idéaux, la transmission de la lumière polarisée linéairement parallèle à l'axe de polarisation est de 100 %, la transmission parallèle est de 50 % et la transmission croisée est de 0 %.La lumière non polarisée peut être considérée comme une combinaison aléatoire à variation rapide de lumière polarisée p et s.Un polariseur linéaire idéal ne transmettra qu'une des deux polarisations linéaires, réduisant ainsi l'intensité initiale non polarisée I0de moitié, c'est-à-direje = je0/2,la transmission parallèle (pour la lumière non polarisée) est donc de 50 %.Pour lumière polarisée linéairement avec intensité I0, l'intensité transmise à travers un polariseur idéal, I, peut être décrite par la loi de Malus, c'est-à-direje = je0parce que2Øoù θ est l'angle entre la polarisation linéaire incidente et l'axe de polarisation.On voit que pour les axes parallèles, une transmission de 100 % est obtenue, tandis que pour les axes à 90°, également appelés polariseurs croisés, il y a 0 % de transmission, donc la transmission croisée est de 0 %.Cependant, dans les applications réelles, la transmission ne pourra jamais être exactement de 0 %. Par conséquent, les polariseurs sont caractérisés par un taux d'extinction décrit ci-dessous, qui peut être utilisé pour déterminer la transmission réelle à travers deux polariseurs croisés.
⊙Taux d'extinction et degré de polarisation: Les propriétés polarisantes d'un polariseur linéaire sont généralement définies par le degré de polarisation ou l'efficacité de polarisation, c'est-à-dire P = (T1-T2)/(T1+T2) et son taux d'extinction, c'est-à-dire ρp=T2/T1où les principales transmissions de la lumière polarisée linéairement à travers un polariseur sont T1 et T2.T1 est la transmission maximale à travers le polariseur et se produit lorsque l'axe de transmission du polariseur est parallèle à la polarisation du faisceau incident polarisé linéairement ;T2 est la transmission minimale à travers le polariseur et se produit lorsque l'axe de transmission du polariseur est perpendiculaire à la polarisation du faisceau incident polarisé linéairement.
La performance d'extinction d'un polariseur linéaire est souvent exprimée par 1 / ρp : 1. Ce paramètre va de moins de 100:1 (ce qui signifie que vous avez 100 fois plus de transmission pour la lumière polarisée P que pour la lumière polarisée S) pour les polariseurs en feuille économiques à 106:1 pour les polariseurs cristallins biréfringents de haute qualité.Le taux d'extinction varie généralement en fonction de la longueur d'onde et de l'angle d'incidence et doit être évalué avec d'autres facteurs tels que le coût, la taille et la transmission polarisée pour une application donnée.En plus du taux d'extinction, on peut mesurer les performances d'un polariseur en caractérisant son efficacité.Le degré d'efficacité de polarisation est appelé « contraste ». Ce rapport est couramment utilisé lorsqu'on considère des applications à faible luminosité où les pertes d'intensité sont critiques.
⊙Angle d'acceptation : L'angle d'acceptation est le plus grand écart par rapport à l'angle d'incidence de conception auquel le polariseur fonctionnera toujours conformément aux spécifications.La plupart des polariseurs sont conçus pour fonctionner sous un angle d'incidence de 0° ou 45°, ou sous l'angle de Brewster.L'angle d'acceptation est important pour l'alignement, mais il revêt une importance particulière lorsque l'on travaille avec des faisceaux non collimatés.Les polariseurs à grille métallique et dichroïques ont les angles d'acceptation les plus grands, jusqu'à un angle d'acceptation complet de près de 90°.
⊙Construction : Les polariseurs se présentent sous de nombreuses formes et conceptions.Les polariseurs à couches minces sont des films minces similaires aux filtres optiques.Les séparateurs de faisceaux à plaques polarisantes sont des plaques minces et plates placées à un angle par rapport au faisceau.Les séparateurs de faisceaux cubiques polarisants sont constitués de deux prismes à angle droit montés ensemble au niveau de l'hypoténuse.
Les polariseurs biréfringents sont constitués de deux prismes cristallins montés ensemble, l'angle des prismes étant déterminé par la conception spécifique du polariseur.
⊙Ouverture claire : L'ouverture claire est généralement la plus restrictive pour les polariseurs biréfringents, car la disponibilité de cristaux optiquement purs limite la taille de ces polariseurs.Les polariseurs dichroïques ont les plus grandes ouvertures claires disponibles car leur fabrication se prête à des tailles plus grandes.
⊙Longueur du chemin optique : La longueur de la lumière doit traverser le polariseur.Importantes pour la dispersion, les seuils de dommages et les contraintes d'espace, les longueurs de trajet optique peuvent être importantes dans les polariseurs biréfringents mais sont généralement courtes dans les polariseurs dichroïques.
⊙Seuil de dommage : le seuil de dommage du laser est déterminé par le matériau utilisé ainsi que par la conception du polariseur, les polariseurs biréfringents ayant généralement le seuil de dommage le plus élevé.Le ciment est souvent l'élément le plus sensible aux dommages causés par le laser, c'est pourquoi les séparateurs de faisceaux à contact optique ou les polariseurs biréfringents à espacement dans l'air ont des seuils de dommages plus élevés.
Guide de sélection du polariseur
Il existe plusieurs types de polariseurs, notamment les polariseurs dichroïques, cubiques, grillagés et cristallins.Aucun type de polariseur n'est idéal pour chaque application, chacun a ses propres forces et faiblesses.
Les polariseurs dichroïques transmettent un état de polarisation spécifique tout en bloquant tous les autres.La construction typique consiste en un substrat à revêtement unique ou un film dichroïque polymère, pris en sandwich par deux plaques de verre.Lorsqu'un faisceau naturel transmet à travers le matériau dichroïque, l'une des composantes de polarisation orthogonale du faisceau est fortement absorbée et l'autre sort avec une faible absorption.Ainsi, un polariseur à feuille dichroïque peut être utilisé pour convertir un faisceau polarisé de manière aléatoire en un faisceau polarisé linéairement.Comparé aux prismes polarisants, le polariseur à feuille dichroïque offre une taille beaucoup plus grande et un angle acceptable. Bien que vous constatiez des rapports extinction/coût élevés, la construction limite l'utilisation de lasers haute puissance ou de températures élevées.Les polariseurs dichroïques sont disponibles sous une large gamme de formes, allant du film laminé à faible coût aux polariseurs de précision à contraste élevé.
Les polariseurs dichroïques absorbent l'état de polarisation indésirable
Les séparateurs de faisceaux cubiques polarisants sont fabriqués en joignant deux prismes à angle droit avec une hypoténuse revêtue.Le revêtement polarisant est généralement constitué de couches alternées de matériaux à indice élevé et faible qui réfléchissent la lumière polarisée S et transmettent P. Le résultat est deux faisceaux orthogonaux sous une forme facile à monter et à aligner.Les revêtements polarisants peuvent généralement résister à une densité de puissance élevée, mais les adhésifs utilisés pour cimenter les cubes peuvent échouer.Ce mode de défaillance peut être éliminé par contact optique.Alors que nous observons généralement un contraste élevé pour le faisceau transmis, le contraste réfléchi est généralement plus faible.
Les polariseurs à grille métallique comportent un ensemble de fils microscopiques sur un substrat en verre qui transmet sélectivement la lumière polarisée P et réfléchit la lumière polarisée S.En raison de leur nature mécanique, les polariseurs à grille métallique présentent une bande de longueur d'onde limitée uniquement par la transmission du substrat, ce qui les rend idéaux pour les applications à large bande nécessitant une polarisation à contraste élevé.
La polarisation perpendiculaire aux fils métalliques est transmise
Le polariseur cristallin transmet une polarisation souhaitée et dévie le reste en utilisant les propriétés biréfringentes de leurs matériaux cristallins
Les polariseurs cristallins utilisent les propriétés biréfringentes du substrat pour modifier l'état de polarisation de la lumière entrante.Les matériaux biréfringents ont des indices de réfraction légèrement différents pour la lumière polarisée dans différentes orientations, ce qui entraîne le déplacement des différents états de polarisation à travers le matériau à des vitesses différentes.
Les polariseurs Wollaston sont un type de polariseurs cristallins constitués de deux prismes biréfringents à angle droit cimentés ensemble, de sorte que leurs axes optiques soient perpendiculaires.De plus, le seuil de dommage élevé des polariseurs cristallins les rend idéaux pour les applications laser.
Polariseur Wollaston
La vaste gamme de polariseurs de Paralight Optics comprend des séparateurs de faisceaux cubiques polarisants, des PBS à deux canaux haute performance, des séparateurs de faisceaux cubiques polarisants haute puissance, des séparateurs de faisceaux à plaques polarisantes à 56°, des séparateurs de faisceaux à plaques polarisantes à 45°, des polariseurs à feuille dichroïque, des polariseurs linéaires à nanoparticules, des polariseurs biréfringents ou cristallins (Glan Polariseurs Taylor, polariseurs laser Glan, polariseurs Glan Thompson, polariseurs Wollaston, polariseurs Rochon), polariseurs circulaires variables et déplaceurs/combineurs de faisceau polarisant.
Polariseurs à lignes laser
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