Oversikt
Polarisasjonsoptikk brukes til å endre polarisasjonstilstanden til innfallende stråling.Vår polarisasjonsoptikk inkluderer polarisatorer, bølgeplater / retardere, depolarisatorer, faraday-rotatorer og optiske isolatorer over UV-, synlig- eller IR-spektralområdet.
1064 nm Faraday Rotator
Free-Space Isolator
Høyeffekt Nd-YAG polarisator
Optisk design fokuserer ofte på lysets bølgelengde og intensitet, mens polarisasjonen ignoreres.Polarisering er imidlertid en viktig egenskap ved lys som en bølge.Lys er en elektromagnetisk bølge, og det elektriske feltet til denne bølgen svinger vinkelrett på forplantningsretningen.Polarisasjonstilstand beskriver orienteringen av bølgens oscillasjon i forhold til forplantningsretningen.Lys kalles upolarisert hvis retningen til dette elektriske feltet svinger tilfeldig i tid.Hvis retningen til det elektriske lysfeltet er godt definert, kalles det polarisert lys.Den vanligste kilden til polarisert lys er en laser.Avhengig av hvordan det elektriske feltet er orientert, klassifiserer vi polarisert lys i tre typer polarisasjoner:
★Lineær polarisering: oscillasjonen og forplantningen er i et enkelt plan.Theelektrisk felt av lineært polarisert lys consists av to perpendikulære, like i amplitude, lineære komponenter som ikke har noen faseforskjell.Det resulterende elektriske feltet av lys er begrenset til et enkelt plan langs forplantningsretningen.
★ Sirkulær polarisering: lysets orientering endres over tid på en spiralformet måte.Det elektriske feltet til lyset består av to lineære komponenter som er vinkelrette på hverandre, like i amplitude, men har en faseforskjell på π/2.Det resulterende elektriske feltet av lys roterer i en sirkel rundt forplantningsretningen.
★Elliptisk polarisering: det elektriske feltet til elliptisk polarisert lys beskriver en ellipse, sammenlignet med en sirkel ved sirkulær polarisering.Dette elektriske feltet kan betraktes som kombinasjonen av to lineære komponenter med forskjellige amplituder og/eller en faseforskjell som ikke er π/2.Dette er den mest generelle beskrivelsen av polarisert lys, og sirkulært og lineært polarisert lys kan sees på som spesielle tilfeller av elliptisk polarisert lys.
De to ortogonale lineære polarisasjonstilstandene blir ofte referert til som "S" og "P",deer definert av deres relative orientering til innfallsplanet.P-polarisert lyssom oscillerer parallelt med dette planet er "P", mens s-polarisert lys som har et elektrisk felt polarisert vinkelrett på dette planet er "S".Polarisatorerer viktige optiske elementer for å kontrollere polarisasjonen din, overføre en ønsket polarisasjonstilstand mens du reflekterer, absorberer eller avviker resten.Det finnes et bredt utvalg av polarisatortyper, hver med sine egne fordeler og ulemper.For å hjelpe deg med å velge den beste polarisatoren for din applikasjon, vil vi diskutere polarisatorspesifikasjoner samt veiledning for valg av polarisatorer.
P og S pol.er definert av deres relative orientering til innfallsplanet
Polarisator spesifikasjoner
Polarisatorer er definert av noen få nøkkelparametere, hvorav noen er spesifikke for polarisasjonsoptikk.De viktigste parametrene er:
⊙Transmisjon: Denne verdien refererer enten til overføring av lineært polarisert lys i retning av polarisasjonsaksen, eller til overføring av upolarisert lys gjennom polarisatoren.Parallell overføring er overføring av upolarisert lys gjennom to polarisatorer med deres polarisasjonsakser justert parallelt, mens krysset overføring er overføring av upolarisert lys gjennom to polarisatorer med deres polarisasjonsakser krysset.For ideelle polarisatorer er overføring av lineært polarisert lys parallelt med polarisasjonsaksen 100 %, parallell overføring er 50 % og krysset overføring er 0 %.Upolarisert lys kan betraktes som en raskt varierende tilfeldig kombinasjon av p- og s-polarisert lys.En ideell lineær polarisator vil bare overføre en av de to lineære polarisasjonene, og redusere den opprinnelige upolariserte intensiteten I0med halvparten, dvs.jeg=jeg0/2,så parallell overføring (for upolarisert lys) er 50 %.For lineært polarisert lys med intensitet I0, intensiteten som overføres gjennom en ideell polarisator, I, kan beskrives av Malus' lov, dvs.jeg=jeg0cos2Øhvor θ er vinkelen mellom den innfallende lineære polarisasjonen og polarisasjonsaksen.Vi ser at for parallelle akser oppnås 100 % transmisjon, mens for 90° akser, også kjent som kryssede polarisatorer, er det 0 % transmisjon, så krysset transmisjon er 0 %.Men i virkelige applikasjoner kan overføringen aldri være nøyaktig 0 %, derfor er polarisatorer preget av et ekstinksjonsforhold som beskrevet nedenfor, som kan brukes til å bestemme den faktiske overføringen gjennom to kryssede polarisatorer.
⊙Ekstinksjonsforhold og polariseringsgrad: De polariserende egenskapene til en lineær polarisator er typisk definert av graden av polarisasjon eller polarisasjonseffektivitet, dvs. P=(T1-T2)/(T1+T2) og dets ekstinksjonsforhold, dvs. ρp=T2/T1hvor hovedtransmittansene til det lineært polariserte lyset gjennom en polarisator er T1 og T2.T1 er den maksimale transmisjonen gjennom polarisatoren og oppstår når transmisjonsaksen til polarisatoren er parallell med polarisasjonen til den innfallende lineært polariserte strålen;T2 er minimumstransmisjonen gjennom polarisatoren og oppstår når transmisjonsaksen til polarisatoren er vinkelrett på polarisasjonen av den innfallende lineært polariserte strålen.
Ekstinksjonsytelsen til en lineær polarisator uttrykkes ofte som 1 / ρp : 1. Denne parameteren varierer fra mindre enn 100:1 (som betyr at du har 100 ganger mer transmisjon for P-polarisert lys enn S-polarisert lys) for økonomiske arkpolarisatorer til 106:1 for høykvalitets dobbeltbrytende krystallinske polarisatorer.Ekstinksjonsforholdet varierer typisk med bølgelengde og innfallsvinkel og må evalueres sammen med andre faktorer som kostnad, størrelse og polarisert overføring for en gitt applikasjon.I tillegg til ekstinksjonsforhold, kan vi måle ytelsen til en polarisator ved å karakterisere effektiviteten.Graden av polarisasjonseffektivitet kalles "kontrast", dette forholdet brukes ofte når man vurderer applikasjoner med lite lys der intensitetstap er kritiske.
⊙Aksepteringsvinkel: Akseptvinkelen er det største avviket fra designinnfallsvinkelen der polarisatoren fortsatt vil fungere innenfor spesifikasjonene.De fleste polarisatorer er designet for å fungere ved en innfallsvinkel på 0° eller 45°, eller i Brewsters vinkel.Akseptvinkelen er viktig for innretting, men har spesiell betydning når du arbeider med ikke-kollimerte bjelker.Trådnett og dikroiske polarisatorer har de største akseptvinklene, opp til en full akseptvinkel på nesten 90°.
⊙Konstruksjon: Polarisatorer kommer i mange former og utførelser.Tynnfilmpolarisatorer er tynne filmer som ligner på optiske filtre.Polariserende platestråledeler er tynne, flate plater plassert i en vinkel til strålen.Polariserende kubestråledelere består av to rettvinklede prismer montert sammen ved hypotenusen.
Dobbeltbrytende polarisatorer består av to krystallinske prismer montert sammen, hvor vinkelen på prismene bestemmes av den spesifikke polarisatordesignen.
⊙Klar blenderåpning: Den klare blenderåpningen er vanligvis mest restriktiv for dobbeltbrytende polarisatorer ettersom tilgjengeligheten av optisk rene krystaller begrenser størrelsen på disse polarisatorene.Dichroic polarisatorer har de største tilgjengelige klare blenderåpningene ettersom fabrikasjonen deres egner seg til større størrelser.
⊙Optisk banelengde: Lengdelyset må reise gjennom polarisatoren.Viktig for spredning, skadeterskler og plassbegrensninger, optiske veilengder kan være betydelige i dobbeltbrytende polarisatorer, men er vanligvis korte i dikroiske polarisatorer.
⊙Skadeterskel: Laserskadeterskelen bestemmes av materialet som brukes så vel som polarisatordesignet, med dobbeltbrytende polarisatorer som vanligvis har den høyeste skadeterskelen.Sement er ofte det mest utsatte elementet for laserskader, og det er grunnen til at optisk berørte strålesplittere eller luftavstandsdobbelte polarisatorer har høyere skadeterskler.
Polarisatorvalgveiledning
Det finnes flere typer polarisatorer, inkludert dikroisk, kube, trådnett og krystallinsk.Ingen polarisatortype er ideell for alle bruksområder, hver har sine egne unike styrker og svakheter.
Dichroic polarisatorer overfører en spesifikk polarisasjonstilstand mens de blokkerer alle andre.Typisk konstruksjon består av et enkelt belagt substrat eller polymer dikroisk film, sammenlagt med to glassplater.Når en naturlig stråle sender gjennom det dikroiske materialet, absorberes en av de ortogonale polarisasjonskomponentene i strålen sterkt og den andre går ut med en svak absorpsjon.Så, dikroisk arkpolarisator kan brukes til å konvertere tilfeldig polarisert stråle til lineært polarisert stråle.Sammenlignet med polariserende prismer, tilbyr dikroisk arkpolarisator en mye større størrelse og akseptabel vinkel. Selv om du vil se høye forhold mellom utryddelse og kostnad, begrenser konstruksjonen bruken av høyeffektlasere eller høye temperaturer.Dichroic polarisatorer er tilgjengelige i et bredt spekter av former, alt fra lavpris laminert film til presisjon høykontrast polarisatorer.
Dikroiske polarisatorer absorberer den uønskede polarisasjonstilstanden
Polariserende kube-strålesplittere er laget ved å sammenføye to rettvinklede prismer med en belagt hypotenus.Det polariserende belegget er typisk konstruert av alternerende lag av høy- og lavindeksmaterialer som reflekterer S-polarisert lys og sender P. Resultatet er to ortogonale stråler i en form som er enkel å montere og justere.De polariserende beleggene tåler typisk høy effekttetthet, men limene som brukes til å sementere kubene kan svikte.Denne feilmodusen kan elimineres gjennom optisk kontakt.Mens vi vanligvis ser høy kontrast for overført stråle, er den reflekterte kontrasten vanligvis lavere.
Trådnettpolarisatorer har en rekke mikroskopiske ledninger på et glasssubstrat som selektivt overfører P-polarisert lys og reflekterer S-polarisert lys.På grunn av den mekaniske naturen har trådnettpolarisatorer et bølgelengdebånd som bare begrenses av overføringen av substratet, noe som gjør dem ideelle for bredbåndsapplikasjoner som krever polarisering med høy kontrast.
Polarisering vinkelrett på metalltrådene overføres
Krystallinsk polarisator overfører en ønsket polarisering og avviker resten ved å bruke dobbeltbrytende egenskaper til deres krystallinske materialer
Krystallinske polarisatorer bruker de dobbeltbrytende egenskapene til substratet for å endre polarisasjonstilstanden til det innkommende lyset.Dobbeltbrytende materialer har litt forskjellige brytningsindekser for lys polarisert i forskjellige orienteringer, noe som får de forskjellige polarisasjonstilstandene til å bevege seg gjennom materialet med forskjellige hastigheter.
Wollaston-polarisatorer er en type krystallinske polarisatorer som består av to dobbeltbrytende rettvinklede prismer sementert sammen, slik at deres optiske akser er vinkelrette.I tillegg gjør høy skadeterskel for krystallinske polarisatorer dem ideelle for laserapplikasjoner.
Wollaston Polarisator
Paralight Optics omfattende utvalg av polarisatorer inkluderer polariserende kube-strålesplittere, høyytelses to-kanals PBS, høyeffekt polariserende kube-strålesplittere, 56° polariserende platestrålesplittere, 45° polariserende platestrålesplittere, dikroiske arkpolarisatorer, nanopartikkellineære polarisatorer eller krystallinske birefringene (G). Taylor-polarisatorer, Glan-laserpolarisatorer, Glan Thompson-polarisatorer, Wollaston-polarisatorer, Rochon-polarisatorer), variable sirkulære polarisatorer og polariserende stråleforskere/kombinatorer.
Laserlinjepolarisatorer
For mer detaljert informasjon om polarisasjonsoptikk eller få et tilbud, vennligst kontakt oss.
