개요
편광 광학은 입사 방사선의 편광 상태를 변경하는 데 사용됩니다.당사의 편광 광학 장치에는 UV, 가시광선 또는 IR 스펙트럼 범위에 대한 편광기, 파장판/지연기, 감극기, 패러데이 회전기 및 광학 절연기가 포함됩니다.
1064nm 패러데이 회전자
자유 공간 절연체
고출력 Nd-YAG 편광판
광학 설계에서는 빛의 편광을 무시하면서 빛의 파장과 강도에 초점을 맞추는 경우가 많습니다.그러나 편광은 파동으로서 빛의 중요한 특성입니다.빛은 전자기파이며, 이 파동의 전기장은 전파 방향에 수직으로 진동합니다.편광 상태는 전파 방향과 관련하여 파동의 진동 방향을 나타냅니다.이 전기장의 방향이 시간에 따라 무작위로 변동하는 경우 빛을 무편광이라고 합니다.빛의 전기장의 방향이 잘 정의되어 있으면 이를 편광이라고 합니다.가장 일반적인 편광 광원은 레이저입니다.전기장의 방향에 따라 편광을 세 가지 유형의 편광으로 분류합니다.
★선형 편파: 진동과 전파가 단일 평면에 있습니다.The선형 편광의 전기장 c두 개의 수직선으로 구성되며 진폭이 같고 선형입니다. 위상차가 없는 구성요소.결과적인 빛의 전기장은 전파 방향을 따라 단일 평면으로 제한됩니다.
★원형 편광: 빛의 방향은 시간이 지남에 따라 나선형으로 변합니다.빛의 전기장은 서로 수직이고 진폭은 같지만 위상차는 π/2인 두 개의 선형 구성 요소로 구성됩니다.결과적인 빛의 전기장은 전파 방향을 중심으로 원을 그리며 회전합니다.
★타원 편광: 타원 편광의 전기장은 원형 편광에 의해 원에 비해 타원을 나타냅니다.이 전기장은 서로 다른 진폭 및/또는 π/2가 아닌 위상차를 갖는 두 개의 선형 구성 요소의 조합으로 간주될 수 있습니다.이것이 편광에 대한 가장 일반적인 설명이며, 원형편광과 선형편광은 타원편광의 특별한 경우로 볼 수 있다.
두 개의 직교 선형 편광 상태를 종종 "S"와 "P"라고 합니다.그들입사면에 대한 상대적인 방향으로 정의됩니다.P편광이 평면에 평행하게 진동하는 빛은 "P"이고, 이 평면에 수직으로 편광된 전기장을 갖는 s 편광은 "S"입니다.편광판편광을 제어하고 원하는 편광 상태를 전송하는 동시에 나머지는 반사, 흡수 또는 벗어나게 하는 핵심 광학 요소입니다.편광판 유형은 매우 다양하며 각각 고유한 장점과 단점이 있습니다.귀하의 응용 분야에 가장 적합한 편광판을 선택하는 데 도움이 되도록 편광판 사양과 편광판 선택 가이드에 대해 논의하겠습니다.
P와 S 폴.입사면에 대한 상대적인 방향으로 정의됩니다.
편광판 사양
편광판은 몇 가지 주요 매개변수로 정의되며, 그 중 일부는 편광 광학계에만 적용됩니다.가장 중요한 매개변수는 다음과 같습니다.
⊙투과율: 이 값은 선형 편광이 편광 축 방향으로 투과되는 것을 의미하거나 편광판을 통과하는 비편광 빛이 투과하는 것을 의미합니다.평행 투과는 편광 축이 평행하게 정렬된 두 개의 편광판을 통해 비편광된 빛을 투과하는 것이고, 교차 투과는 편광 축이 교차된 두 편광판을 통해 비편광 빛이 투과하는 것입니다.이상적인 편광판의 경우 편광 축에 평행한 선형 편광의 투과율은 100%, 평행 투과율은 50%, 교차 투과율은 0%입니다.비편광된 빛은 p-편광과 s-편광의 빠르게 변화하는 무작위 조합으로 간주될 수 있습니다.이상적인 선형 편광판은 두 개의 선형 편광 중 하나만 전송하여 초기 비편광 강도 I를 줄입니다.0반으로, 즉나=나0/2,따라서 평행 투과율(편광되지 않은 빛의 경우)은 50%입니다.강도가 I인 선형 편광의 경우0, 이상적인 편광판을 통해 전달되는 강도 I는 Malus의 법칙으로 설명할 수 있습니다. 즉,나=나0코사인2Ø여기서 θ는 입사 선형 편광과 편광 축 사이의 각도입니다.평행 축의 경우 100% 투과율이 달성되는 반면, 교차 편광판이라고도 알려진 90° 축의 경우 투과율이 0%이므로 교차 투과율은 0%입니다.그러나 실제 응용 분야에서는 투과율이 정확히 0%가 될 수 없습니다. 따라서 편광판은 아래에 설명된 소광비를 특징으로 하며, 이는 교차된 두 편광판을 통한 실제 투과율을 결정하는 데 사용할 수 있습니다.
⊙소광율 및 분극도: 선형 편광판의 편광 특성은 일반적으로 편광 정도 또는 편광 효율에 의해 정의됩니다. 즉, P=(T1-T2)/(티1+T2) 및 그 소광비, 즉 ρp=T2/T1여기서 편광판을 통과하는 선형 편광의 주요 투과율은 T1과 T2입니다.T1은 편광판을 통한 최대 투과율이며 편광판의 투과 축이 입사 선형 편광 빔의 편광과 평행할 때 발생합니다.T2는 편광판을 통한 최소 투과율이며 편광판의 투과 축이 입사 선형 편광 빔의 편광에 수직일 때 발생합니다.
선형 편광판의 소광 성능은 종종 1 / ρp : 1로 표현됩니다. 이 매개변수의 범위는 경제적인 시트 편광판의 경우 100:1 미만(S 편광보다 P 편광에 대한 투과율이 100배 더 높다는 의미)부터 10까지입니다.6:1 고품질 복굴절 결정질 편광판의 경우.소광비는 일반적으로 파장 및 입사각에 따라 달라지며 해당 응용 분야에 대한 비용, 크기 및 편광 투과율과 같은 다른 요소와 함께 평가해야 합니다.소광비 외에도 효율을 특성화하여 편광판의 성능을 측정할 수 있습니다.편광 효율의 정도를 "대비"라고 하며, 이 비율은 강도 손실이 중요한 저조도 응용 분야를 고려할 때 일반적으로 사용됩니다.
⊙수용각: 수용각은 편광판이 사양 내에서 계속 작동하는 설계 입사각에서 가장 큰 편차입니다.대부분의 편광판은 0° 또는 45°의 입사각이나 브루스터 각도에서 작동하도록 설계되었습니다.수용각은 정렬에 중요하지만 시준되지 않은 빔으로 작업할 때 특히 중요합니다.와이어 그리드 및 이색성 편광판은 최대 수용각이 최대 90°에 달하는 최대 수용각입니다.
⊙구성: 편광판은 다양한 형태와 디자인으로 제공됩니다.박막 편광판은 광학 필터와 유사한 얇은 필름입니다.편광판 빔스플리터는 빔에 대해 비스듬히 배치된 얇고 평평한 판입니다.Polarizing Cube Beamsplitter는 빗변에 함께 장착된 두 개의 직각 프리즘으로 구성됩니다.
복굴절 편광판은 함께 장착된 두 개의 결정질 프리즘으로 구성되며, 프리즘의 각도는 특정 편광판 설계에 따라 결정됩니다.
⊙투명 조리개: 광학적으로 순수한 결정의 가용성으로 인해 이러한 편광판의 크기가 제한되므로 투명 조리개는 일반적으로 복굴절 편광판에 가장 제한적입니다.Dichroic polarizers는 제작이 더 큰 크기에 적합하므로 사용 가능한 가장 큰 투명 조리개를 갖습니다.
⊙광학 경로 길이: 빛의 길이는 편광판을 통과해야 합니다.분산, 손상 임계값 및 공간 제약 때문에 중요한 광학 경로 길이는 복굴절 편광판에서는 중요할 수 있지만 일반적으로 이색성 편광판에서는 짧습니다.
⊙손상 임계값: 레이저 손상 임계값은 사용된 재료와 편광판 디자인에 따라 결정되며, 일반적으로 복굴절 편광판이 가장 높은 손상 임계값을 갖습니다.시멘트는 레이저 손상에 가장 취약한 요소인 경우가 많으므로 광학적으로 접촉된 빔 스플리터나 공기 간격 복굴절 편광판의 손상 임계값이 더 높습니다.
편광판 선택 가이드
이색성, 큐브, 와이어 그리드, 결정형 등 여러 유형의 편광판이 있습니다.모든 용도에 이상적인 편광판 유형은 없으며 각각 고유한 장점과 단점이 있습니다.
Dichroic Polarizer는 특정 편광 상태만 전송하고 다른 편광 상태는 모두 차단합니다.일반적인 구조는 단일 코팅된 기판 또는 폴리머 이색성 필름과 두 개의 유리판이 끼워진 구조로 구성됩니다.자연 광선이 이색성 물질을 통과할 때 광선의 직교 편광 성분 중 하나는 강하게 흡수되고 다른 하나는 약한 흡수로 나갑니다.따라서 이색성 시트 편광판을 사용하여 무작위 편광 빔을 선형 편광 빔으로 변환할 수 있습니다.편광 프리즘과 비교하여 이색성 시트 편광판은 훨씬 더 큰 크기와 허용 가능한 각도를 제공합니다. 비용 대비 소광비가 높지만 구조상 고출력 레이저 또는 고온에 대한 사용이 제한됩니다.이색성 편광판은 저렴한 적층 필름부터 정밀한 고대비 편광판에 이르기까지 다양한 형태로 제공됩니다.
이색성 편광판은 원치 않는 편광 상태를 흡수합니다.
Polarizing Cube Beamsplitter는 빗변이 코팅된 두 개의 직각 프리즘을 결합하여 만들어집니다.편광 코팅은 일반적으로 S 편광을 반사하고 P를 투과시키는 고 굴절률 재료와 저 굴절률 재료의 교번 층으로 구성됩니다. 그 결과 장착 및 정렬이 쉬운 형태의 두 개의 직교 빔이 생성됩니다.편광 코팅은 일반적으로 높은 전력 밀도를 견딜 수 있지만 큐브를 접합하는 데 사용되는 접착제는 실패할 수 있습니다.이 실패 모드는 광학적 접촉을 통해 제거될 수 있습니다.일반적으로 전송된 빔의 대비는 높지만 반사된 대비는 일반적으로 낮습니다.
와이어 그리드 편광판은 P-편광 빛을 선택적으로 전송하고 S-편광 빛을 반사하는 유리 기판에 미세한 와이어 배열이 특징입니다.기계적 특성으로 인해 와이어 그리드 편광판은 기판의 투과에 의해서만 제한되는 파장 대역을 갖추고 있어 고대비 편광이 필요한 광대역 응용 분야에 이상적입니다.
금속선에 수직인 편광이 전달됩니다.
결정질 편광판은 결정질 재료의 복굴절 특성을 이용하여 원하는 편광을 투과시키고 나머지는 벗어나게 합니다.
결정질 편광판은 기판의 복굴절 특성을 활용하여 들어오는 빛의 편광 상태를 변경합니다.복굴절 재료는 서로 다른 방향으로 편광된 빛에 대해 약간 다른 굴절률을 가지므로 서로 다른 편광 상태가 재료를 통해 서로 다른 속도로 이동하게 됩니다.
Wollaston 편광판은 두 개의 복굴절 직각 프리즘이 함께 접합되어 광축이 수직이 되도록 구성된 결정형 편광판의 일종입니다.또한 결정질 편광판은 Damage Threshold가 높아 레이저 응용 분야에 이상적입니다.
월라스톤 편광판
Paralight Optics의 광범위한 편광판 라인업에는 Polarizing Cube Beamsplitters, High Performance Two Channel PBS, High Power Polarizing Cube Beamsplitters, 56° Polarizing Plate Beamsplitters, 45° Polarizing Plate Beamsplitters, Dichroic Sheet Polarizers, Nanoparticle Linear Polarizers, Birefringent or Crystalline polarizers(Glan Taylor 편광판, Glan 레이저 편광판, Glan Thompson 편광판, Wollaston 편광판, Rochon 편광판), 가변 원형 편광판 및 편광 빔 디스플레이서/결합기.
레이저 라인 편광판
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