Представьте себе управление состоянием поляризации света с той же точностью, что и дирижер, ведущий симфонический оркестр. В области оптики пластинки (также называемые ретардерами) служат этим важным инструментом - действуя как «настройщики» для света, которые могут умело изменять состояния поляризации, не изменяя направление распространения, интенсивность или положение луча.
Пластинки - это оптические компоненты, которые пропускают свет, изменяя при этом его состояние поляризации. Их основная функция заключается в создании фазовой задержки между двумя перпендикулярными компонентами поляризации, что обеспечивает точный контроль поляризации. Для неполяризованного света пластинки функционируют как обычные оптические окна, обеспечивая свободное пропускание. Однако их роль становится незаменимой при работе с поляризованным светом.
Чтобы понять работу пластинок, необходимо определить несколько важных терминов:
- Двойное лучепреломление: Пластинки обычно изготавливаются из двулучепреломляющих материалов, таких как кристаллический кварц. Эти материалы демонстрируют слегка разные показатели преломления для разных направлений поляризации, разделяя неполяризованный свет на параллельные и перпендикулярные компоненты поляризации.
- Быстрая ось против медленной оси: Быстрая ось соответствует направлению поляризации, испытывающему меньший показатель преломления (более быстрое распространение), в то время как медленная ось имеет более высокий показатель преломления (более медленное распространение). На несмонтированных пластинках обычно отмечают быструю ось небольшим срезом или точкой на диаметре.
- Задержка: Это описывает разницу фаз между компонентами света, распространяющимися вдоль быстрой и медленной осей, измеряемую в градусах (°), длинах волн (λ) или нанометрах (нм). Общие значения задержки включают λ/4, λ/2 и 1λ, каждое из которых имеет определенные допуски.
Они состоят из одного двулучепреломляющего материала с относительно большой толщиной, что делает их более простыми в обращении, но более подверженными дрейфу длины волны и изменениям задержки, вызванным температурой.
Обладая задержкой, равной желаемому значению, без дополнительных кратных длин волн, пластинки нулевого порядка обеспечивают большую стабильность к дрейфу длины волны и изменениям температуры. Они бывают двух форм: стандартные (композитные) нулевого порядка и истинные конструкции нулевого порядка.
Сконструированные из двух разных материалов, они эффективно устраняют хроматическую дисперсию. Суперахроматические пластинки расширяют эту производительность на еще более широкие спектральные диапазоны.
Пластинки представляют собой исключительно сложные оптические компоненты для производства. Изготовленные из кристаллических материалов, они требуют точной осевой резки с точностью до долей градуса, полировки до качества поверхности, соответствующего лазеру, и поддержания допусков по толщине в микроскопических долях. Специализированное испытательное оборудование проверяет допуски по задержке перед нанесением антиотражающего покрытия и точным монтажом.
Кварцевые пластинки превосходны в приложениях, требующих высоких порогов повреждения и температурно-стабильной задержки, в то время как полимерные пластинки обеспечивают превосходные углы обзора и меньшую чувствительность к углу падения, но ограниченную мощность.
Выбор подходящей пластинки зависит от требований приложения:
- Многопорядковая: Наиболее экономичный вариант, лучше всего подходит для контролируемых сред с монохроматическим светом
- Нулевого порядка: Идеально, когда требуется более высокая стабильность или большие температурные смещения
- Ахроматическая: Оптимально для приложений, охватывающих несколько спектральных длин волн
- Ромбы Френеля: Используют призматические структуры для широкополосных приложений
- Кристаллические кварцевые вращатели поляризации: Отличная альтернатива полуволновым пластинкам
Пластинки выполняют множество критических функций в оптических системах:
- Вращение линейной поляризации: Полуволновые пластинки могут переориентировать направления поляризации под точными углами
- Преобразование между линейной и круговой поляризацией: Четвертьволновые пластинки обеспечивают это фундаментальное преобразование
- Оптическая изоляция: Комбинации линейных поляризаторов и четвертьволновых пластинок создают системы, устойчивые к обратной связи
- Эффективная маршрутизация: Поляризационные светоделители с пластинками обеспечивают превосходный контроль пути
Являясь важными инструментами для управления и анализа состояний поляризации света, пластинки предлагают три основных типа - нулевого порядка, многопорядковые и ахроматические - каждый из которых имеет свои преимущества, адаптированные к конкретным приложениям. Понимание их ключевых характеристик и методов производства позволяет оптимально выбирать для любой оптической системы, от простых до сложных конфигураций.