अवलोकन
ध्रुवीकरण प्रकाशिकी का उपयोग आपतित विकिरण के ध्रुवीकरण की स्थिति को बदलने के लिए किया जाता है।हमारे ध्रुवीकरण प्रकाशिकी में यूवी, दृश्यमान या आईआर वर्णक्रमीय सीमाओं पर ध्रुवीकरणकर्ता, तरंग प्लेट / मंदक, विध्रुवणक, फैराडे रोटेटर और ऑप्टिकल आइसोलेटर शामिल हैं।
1064 एनएम फैराडे रोटेटर
फ्री-स्पेस आइसोलेटर
हाई पावर एनडी-YAG पोलराइज़र
ऑप्टिकल डिज़ाइन अक्सर प्रकाश की तरंग दैर्ध्य और तीव्रता पर ध्यान केंद्रित करता है, जबकि इसके ध्रुवीकरण की उपेक्षा करता है।हालाँकि, तरंग के रूप में ध्रुवीकरण प्रकाश का एक महत्वपूर्ण गुण है।प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है, और इस तरंग का विद्युत क्षेत्र प्रसार की दिशा में लंबवत दोलन करता है।ध्रुवीकरण अवस्था प्रसार की दिशा के संबंध में तरंग के दोलन के अभिविन्यास का वर्णन करती है।यदि इस विद्युत क्षेत्र की दिशा समय के साथ अनियमित रूप से बदलती रहती है तो प्रकाश को अध्रुवीकृत कहा जाता है।यदि प्रकाश के विद्युत क्षेत्र की दिशा अच्छी तरह से परिभाषित हो, तो इसे ध्रुवीकृत प्रकाश कहा जाता है।ध्रुवीकृत प्रकाश का सबसे आम स्रोत लेजर है।विद्युत क्षेत्र किस प्रकार उन्मुख है, इसके आधार पर, हम ध्रुवीकृत प्रकाश को तीन प्रकार के ध्रुवीकरणों में वर्गीकृत करते हैं:
★रैखिक ध्रुवीकरण: दोलन और प्रसार एक ही तल में होते हैं।Theरैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश का विद्युत क्षेत्र cदो लंबवत, आयाम में समान, रैखिक से मिलकर बनता है ऐसे घटक जिनमें कोई चरण अंतर नहीं है।प्रकाश का परिणामी विद्युत क्षेत्र प्रसार की दिशा में एक ही तल तक सीमित होता है।
★वृत्ताकार ध्रुवीकरण: प्रकाश का अभिविन्यास समय के साथ पेचदार तरीके से बदलता है।प्रकाश के विद्युत क्षेत्र में दो रैखिक घटक होते हैं जो एक दूसरे के लंबवत होते हैं, आयाम में बराबर होते हैं, लेकिन चरण अंतर π/2 होता है।प्रकाश का परिणामी विद्युत क्षेत्र प्रसार की दिशा के चारों ओर एक वृत्त में घूमता है।
★अण्डाकार ध्रुवीकरण: अण्डाकार ध्रुवीकरण द्वारा एक वृत्त की तुलना में अण्डाकार ध्रुवीकृत प्रकाश का विद्युत क्षेत्र एक दीर्घवृत्त का वर्णन करता है।इस विद्युत क्षेत्र को विभिन्न आयामों और/या एक चरण अंतर के साथ दो रैखिक घटकों के संयोजन के रूप में माना जा सकता है जो π/2 नहीं है।यह ध्रुवीकृत प्रकाश का सबसे सामान्य विवरण है, और गोलाकार और रैखिक ध्रुवीकृत प्रकाश को अण्डाकार ध्रुवीकृत प्रकाश के विशेष मामलों के रूप में देखा जा सकता है।
दो ऑर्थोगोनल रैखिक ध्रुवीकरण राज्यों को अक्सर "एस" और "पी" के रूप में जाना जाता है।वेघटना के तल पर उनके सापेक्ष अभिविन्यास द्वारा परिभाषित किया गया है।पी-ध्रुवीकृत प्रकाशजो कि इस तल के समानांतर दोलन कर रहा है, वह "P" है, जबकि s-ध्रुवीकृत प्रकाश, जिसका विद्युत क्षेत्र इस तल के लंबवत ध्रुवीकृत है, "S" है।ध्रुवीकरणकर्ताआपके ध्रुवीकरण को नियंत्रित करने, बाकी को प्रतिबिंबित, अवशोषित या विचलित करते हुए वांछित ध्रुवीकरण स्थिति को प्रसारित करने के लिए प्रमुख ऑप्टिकल तत्व हैं।पोलराइज़र प्रकारों की एक विस्तृत विविधता है, प्रत्येक के अपने फायदे और नुकसान हैं।आपके एप्लिकेशन के लिए सर्वोत्तम पोलराइज़र चुनने में आपकी मदद करने के लिए, हम पोलराइज़र विनिर्देशों के साथ-साथ पोलराइज़र चयन गाइड पर चर्चा करेंगे।
पी और एस पोल.घटना के तल पर उनके सापेक्ष अभिविन्यास द्वारा परिभाषित किया गया है
पोलराइज़र विशिष्टताएँ
ध्रुवीकरणकर्ताओं को कुछ प्रमुख मापदंडों द्वारा परिभाषित किया जाता है, जिनमें से कुछ ध्रुवीकरण प्रकाशिकी के लिए विशिष्ट हैं।सबसे महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं:
⊙संचरण: यह मान या तो ध्रुवीकरण अक्ष की दिशा में रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश के संचरण को संदर्भित करता है, या ध्रुवीकरणकर्ता के माध्यम से अध्रुवीकृत प्रकाश के संचरण को संदर्भित करता है।समानांतर संचरण दो ध्रुवीकरणकर्ताओं के माध्यम से उनके ध्रुवीकरण अक्षों को समानांतर में संरेखित करके अध्रुवित प्रकाश का संचरण है, जबकि क्रॉस ट्रांसमिशन दो ध्रुवीकरणकर्ताओं के माध्यम से उनके ध्रुवीकरण अक्षों को पार करके अध्रुवित प्रकाश का संचरण है।आदर्श ध्रुवीकरणकर्ताओं के लिए ध्रुवीकरण अक्ष के समानांतर रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश का संचरण 100%, समानांतर संचरण 50% और पार संचरण 0% है।अध्रुवित प्रकाश को पी- और एस-ध्रुवीकृत प्रकाश का तेजी से बदलता यादृच्छिक संयोजन माना जा सकता है।एक आदर्श रैखिक ध्रुवीकरणकर्ता केवल दो रैखिक ध्रुवीकरणों में से एक को संचारित करेगा, जिससे प्रारंभिक अध्रुवीकृत तीव्रता I कम हो जाएगी0आधे से, यानी,मैं=मैं0/2,इसलिए समानांतर संचरण (अध्रुवीकृत प्रकाश के लिए) 50% है।तीव्रता I के साथ रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश के लिए0, एक आदर्श ध्रुवीकरणकर्ता, I के माध्यम से प्रेषित तीव्रता को मालुस के नियम द्वारा वर्णित किया जा सकता है, अर्थात,मैं=मैं0ओल2Øजहां θ आपतित रैखिक ध्रुवीकरण और ध्रुवीकरण अक्ष के बीच का कोण है।हम देखते हैं कि समानांतर अक्षों के लिए, 100% संचरण प्राप्त होता है, जबकि 90° अक्षों के लिए, जिन्हें क्रॉस्ड पोलराइज़र के रूप में भी जाना जाता है, 0% संचरण होता है, इसलिए क्रॉस ट्रांसमिशन 0% होता है।हालाँकि वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में संचरण कभी भी बिल्कुल 0% नहीं हो सकता है, इसलिए, ध्रुवीकरणकर्ताओं को नीचे वर्णित विलुप्त होने के अनुपात की विशेषता होती है, जिसका उपयोग दो पार किए गए ध्रुवीकरणकर्ताओं के माध्यम से वास्तविक संचरण को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।
⊙विलुप्ति अनुपात और ध्रुवीकरण की डिग्री: एक रैखिक ध्रुवीकरणकर्ता के ध्रुवीकरण गुणों को आम तौर पर ध्रुवीकरण या ध्रुवीकरण दक्षता की डिग्री, यानी, पी = (टी) द्वारा परिभाषित किया जाता है1-T2)/(टी1+T2) और इसका विलुप्त होने का अनुपात, यानी, ρp=T2/T1जहां एक ध्रुवक के माध्यम से रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश का मुख्य संचरण T1 और T2 है।T1 पोलराइज़र के माध्यम से अधिकतम संचरण है और तब होता है जब पोलराइज़र का ट्रांसमिशन अक्ष घटना रैखिक रूप से ध्रुवीकृत बीम के ध्रुवीकरण के समानांतर होता है;T2 पोलराइज़र के माध्यम से न्यूनतम संचरण है और तब होता है जब पोलराइज़र का ट्रांसमिशन अक्ष घटना रैखिक रूप से ध्रुवीकृत बीम के ध्रुवीकरण के लंबवत होता है।
एक रैखिक ध्रुवीकरणकर्ता का विलुप्त होने का प्रदर्शन अक्सर 1 / ρp: 1 के रूप में व्यक्त किया जाता है। किफायती शीट ध्रुवीकरणकर्ताओं के लिए यह पैरामीटर 100:1 से कम होता है (जिसका अर्थ है कि आपके पास एस ध्रुवीकृत प्रकाश की तुलना में पी ध्रुवीकृत प्रकाश के लिए 100 गुना अधिक संचरण है)6:1 उच्च गुणवत्ता वाले द्विअपवर्तक क्रिस्टलीय ध्रुवीकरणकर्ताओं के लिए।विलुप्त होने का अनुपात आम तौर पर तरंग दैर्ध्य और घटना कोण के साथ बदलता रहता है और किसी दिए गए एप्लिकेशन के लिए लागत, आकार और ध्रुवीकृत संचरण जैसे अन्य कारकों के साथ इसका मूल्यांकन किया जाना चाहिए।विलुप्त होने के अनुपात के अलावा, हम दक्षता को चिह्नित करके एक ध्रुवीकरणकर्ता के प्रदर्शन को माप सकते हैं।ध्रुवीकरण दक्षता की डिग्री को "कंट्रास्ट" कहा जाता है, इस अनुपात का उपयोग आमतौर पर कम रोशनी वाले अनुप्रयोगों पर विचार करते समय किया जाता है जहां तीव्रता का नुकसान महत्वपूर्ण होता है।
⊙स्वीकृति कोण: स्वीकृति कोण डिजाइन घटना कोण से सबसे बड़ा विचलन है जिस पर ध्रुवीकरणकर्ता अभी भी विनिर्देशों के भीतर प्रदर्शन करेगा।अधिकांश पोलराइज़र 0° या 45° के आपतन कोण पर या ब्रूस्टर के कोण पर काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।स्वीकृति कोण संरेखण के लिए महत्वपूर्ण है, लेकिन गैर-कोलिमेटिड बीम के साथ काम करते समय इसका विशेष महत्व है।वायर ग्रिड और डाइक्रोइक पोलराइज़र में सबसे बड़ा स्वीकृति कोण होता है, लगभग 90° के पूर्ण स्वीकृति कोण तक।
⊙निर्माण: पोलराइज़र कई रूपों और डिज़ाइनों में आते हैं।पतली फिल्म ध्रुवीकरणकर्ता ऑप्टिकल फिल्टर के समान पतली फिल्में हैं।ध्रुवीकरण प्लेट बीमस्प्लिटर पतली, सपाट प्लेटें होती हैं जो बीम के एक कोण पर रखी जाती हैं।ध्रुवीकरण क्यूब बीमस्प्लिटर में दो समकोण प्रिज्म होते हैं जो कर्ण पर एक साथ लगे होते हैं।
बाइरेफ्रिंजेंट पोलराइज़र में दो क्रिस्टलीय प्रिज्म एक साथ लगे होते हैं, जहां प्रिज्म का कोण विशिष्ट पोलराइज़र डिज़ाइन द्वारा निर्धारित किया जाता है।
⊙स्पष्ट एपर्चर: स्पष्ट एपर्चर आमतौर पर द्विअर्थी ध्रुवीकरणकर्ताओं के लिए सबसे अधिक प्रतिबंधक होता है क्योंकि ऑप्टिकली शुद्ध क्रिस्टल की उपलब्धता इन ध्रुवीकरणकर्ताओं के आकार को सीमित करती है।डाइक्रोइक पोलराइज़र में सबसे बड़े उपलब्ध स्पष्ट एपर्चर होते हैं क्योंकि उनका निर्माण बड़े आकार में होता है।
⊙ऑप्टिकल पथ की लंबाई: लंबाई की रोशनी को ध्रुवक के माध्यम से यात्रा करनी चाहिए।फैलाव, क्षति सीमा और स्थान की कमी के लिए महत्वपूर्ण, ऑप्टिकल पथ की लंबाई द्विअर्थी ध्रुवीकरणकर्ताओं में महत्वपूर्ण हो सकती है लेकिन आमतौर पर डाइक्रोइक ध्रुवीकरणकर्ताओं में कम होती है।
⊙क्षति सीमा: लेज़र क्षति सीमा उपयोग की गई सामग्री के साथ-साथ पोलराइज़र डिज़ाइन द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसमें द्विअर्थी ध्रुवीकरणकर्ता आमतौर पर उच्चतम क्षति सीमा रखते हैं।सीमेंट अक्सर लेजर क्षति के लिए सबसे संवेदनशील तत्व होता है, यही कारण है कि ऑप्टिकली संपर्क बीमस्प्लिटर या वायु दूरी वाले द्विअर्थी ध्रुवीकरणकर्ताओं में उच्च क्षति सीमा होती है।
पोलराइज़र चयन गाइड
ध्रुवीकरणकर्ता कई प्रकार के होते हैं जिनमें डाइक्रोइक, क्यूब, वायर ग्रिड और क्रिस्टलीय शामिल हैं।कोई भी एक ध्रुवीकरण प्रकार प्रत्येक अनुप्रयोग के लिए आदर्श नहीं है, प्रत्येक की अपनी अनूठी ताकत और कमजोरियां होती हैं।
डाइक्रोइक पोलराइज़र अन्य सभी को अवरुद्ध करते हुए एक विशिष्ट ध्रुवीकरण स्थिति संचारित करते हैं।विशिष्ट निर्माण में एक एकल लेपित सब्सट्रेट या पॉलिमर डाइक्रोइक फिल्म, सैंडविच की गई दो ग्लास प्लेटें होती हैं।जब एक प्राकृतिक किरण डाइक्रोइक सामग्री के माध्यम से संचारित होती है, तो किरण के ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरण घटक में से एक दृढ़ता से अवशोषित होता है और दूसरा कमजोर अवशोषण के साथ बाहर चला जाता है।तो, डाइक्रोइक शीट पोलराइज़र का उपयोग यादृच्छिक रूप से ध्रुवीकृत बीम को रैखिक रूप से ध्रुवीकृत बीम में परिवर्तित करने के लिए किया जा सकता है।ध्रुवीकरण प्रिज्म की तुलना में, डाइक्रोइक शीट पोलराइज़र बहुत बड़ा आकार और स्वीकार्य कोण प्रदान करता है। जबकि आप लागत अनुपात में उच्च विलुप्ति देखेंगे, निर्माण उच्च शक्ति लेजर या उच्च तापमान के उपयोग को सीमित करता है।डाइक्रोइक पोलराइज़र कई प्रकार के रूपों में उपलब्ध हैं, जिनमें कम लागत वाली लेमिनेटेड फिल्म से लेकर सटीक उच्च कंट्रास्ट पोलराइज़र तक शामिल हैं।
डाइक्रोइक ध्रुवीकरणकर्ता अवांछित ध्रुवीकरण अवस्था को अवशोषित कर लेते हैं
ध्रुवीकरण क्यूब बीमस्प्लिटर एक लेपित कर्ण के साथ दो समकोण प्रिज्मों को जोड़कर बनाए जाते हैं।ध्रुवीकरण कोटिंग आम तौर पर उच्च और निम्न सूचकांक सामग्री की वैकल्पिक परतों से निर्मित होती है जो एस ध्रुवीकृत प्रकाश को प्रतिबिंबित करती है और पी संचारित करती है। इसका परिणाम दो ऑर्थोगोनल बीम के रूप में होता है जिसे माउंट करना और संरेखित करना आसान होता है।ध्रुवीकरण कोटिंग्स आमतौर पर उच्च शक्ति घनत्व का सामना कर सकती हैं, हालांकि क्यूब्स को सीमेंट करने के लिए उपयोग किए जाने वाले चिपकने वाले विफल हो सकते हैं।इस विफलता मोड को वैकल्पिक रूप से संपर्क करके समाप्त किया जा सकता है।जबकि हम आम तौर पर संचरित किरण के लिए उच्च कंट्रास्ट देखते हैं, परावर्तित कंट्रास्ट आमतौर पर कम होता है।
वायर ग्रिड पोलराइज़र में ग्लास सब्सट्रेट पर सूक्ष्म तारों की एक श्रृंखला होती है जो चयनात्मक रूप से पी-पोलराइज्ड प्रकाश को प्रसारित करती है और एस-पोलराइज्ड प्रकाश को प्रतिबिंबित करती है।यांत्रिक प्रकृति के कारण, वायर ग्रिड पोलराइज़र में एक तरंग दैर्ध्य बैंड होता है जो केवल सब्सट्रेट के संचरण द्वारा सीमित होता है जो उन्हें उच्च कंट्रास्ट ध्रुवीकरण की आवश्यकता वाले ब्रॉडबैंड अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है।
धातु के तारों के लंबवत ध्रुवीकरण प्रसारित होता है
क्रिस्टलीय ध्रुवीकरणकर्ता वांछित ध्रुवीकरण प्रसारित करता है और अपने क्रिस्टलीय पदार्थों के द्विअपवर्तक गुणों का उपयोग करके बाकी को विचलित कर देता है
क्रिस्टलीय ध्रुवीकरणकर्ता आने वाली रोशनी की ध्रुवीकरण स्थिति को बदलने के लिए सब्सट्रेट के द्विअपवर्तक गुणों का उपयोग करते हैं।अलग-अलग दिशाओं में ध्रुवीकृत प्रकाश के लिए द्विअपवर्तक सामग्रियों में अपवर्तन के थोड़े अलग सूचकांक होते हैं, जिससे अलग-अलग ध्रुवीकरण अवस्थाएं अलग-अलग गति से सामग्री के माध्यम से यात्रा करती हैं।
वोलास्टोन पोलराइज़र एक प्रकार के क्रिस्टलीय पोलराइज़र होते हैं जिनमें दो द्विअपवर्तक समकोण प्रिज्म एक साथ सीमेंट होते हैं, ताकि उनके ऑप्टिकल अक्ष लंबवत हों।इसके अलावा क्रिस्टलीय ध्रुवीकरणकर्ताओं की उच्च क्षति सीमा उन्हें लेजर अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती है।
वोलास्टोन पोलराइज़र
पैरालाइट ऑप्टिक्स के पोलराइजर्स की व्यापक लाइनअप में पोलराइजिंग क्यूब बीमस्प्लिटर, हाई परफॉर्मेंस टू चैनल पीबीएस, हाई पावर पोलराइजिंग क्यूब बीमस्प्लिटर, 56° पोलराइजिंग प्लेट बीमस्प्लिटर, 45° पोलराइजिंग प्लेट बीमस्प्लिटर, डाइक्रोइक शीट पोलराइजर, नैनोपार्टिकल लीनियर पोलराइजर, बाइरेफ्रिंजेंट या क्रिस्टलीय पोलराइजर (ग्लेन) शामिल हैं। टेलर पोलराइज़र, ग्लेन लेज़र पोलराइज़र, ग्लेन थॉम्पसन पोलराइज़र, वोलास्टन पोलराइज़र, रोचोन पोलराइज़र), वेरिएबल सर्कुलर पोलराइज़र, और पोलराइज़िंग बीम डिसप्लेसर / कंबाइनर।
लेज़र लाइन पोलराइज़र
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