صفيحة الموجة

تعريف:
ورقة شفافة مع كسر ثنائي محدد، تستخدم لتغيير حالة استقطاب الضوء.

لوحة موجة (أو لوحة تأخير) هي لوحة شفافة مع كسر ثنائي محدد ، عادة ما تستخدم للسيطرة على حالة استقطاب شعاع ضوئي. يحتوي لوحة الموجة على محور سريع ومحور بطيء ، على حد سواء عموديين للسطح واتجاه انتشار الشعاع ، وعموديين بعضهم البعض. سرعة مرحلة الضوء المستقطب في اتجاه المحور السريع أعلى قليلا. التأخير البصري المطلوب (اختلاف تأخير المرحلة في اتجاهين الاستقطاب) لا يمكن الحصول عليه إلا ضمن نطاق محدود من الأطوال الموجية ومجموعة محدودة من زاوية الحادث.  

أنواع وتطبيقات 
لوحة الموجة الأكثر شيوعا هي لوحة الموجة الربع(λ/4 لوحة ونصف موجة لوحةλ/2فرق تأخير المرحلة بين اتجاهين الاستقطاب للفيلم هوπ/2وπمسافات انتشار المرحلة المقابلة هيλ / 4وλ / 2
إليك بعض الاستنتاجات المهمة:

1. إذا كان الشعاع مستقطبًا خطيًا واتجاه الاستقطاب على طول محور واحد من لوحة الموجة ، فإن اتجاه الاستقطاب لا يتغير.  
2. إذا كانت حالة الاستقطاب الحادثة لا تتزامن مع أي محور واللوحة الموجية هي نصف لوحة موجية ، فإن الضوء المستقطب يبقى مستقطبًا خطيًا ، ولكن اتجاه الاستقطاب يدور. إذا كانت الزاوية بين الضوء المستقطب خطيا والمحور هي45°لذا، اتجاه الاستقطاب يدور90°
3. إذا كانت الزاوية بين الضوء المستقطب الحادث والمحور هي45°باستخدام لوحة ربع الموجة، يمكن الحصول على ضوء مستقطب دائري. (سيصبح الضوء المستقطب الخطي الآخر ضوء مستقطب بيضاوي.) على العكس من ذلك ، يمكن الحصول على الضوء المستقطب الدائري كضوء مستقطب خطيًا عن طريق المرور عبر لوحة موجة ربع.  

في تجويف الرنين الليزري ، يمكن لوضع لوحات موجة ربع على جانبي وسيط الكسب تحقيق عملية تردد واحدة (انظر تقنية الوضع الملتوي). يمكن لوضع لوحة نصف موجة بين بلورة الليزر ومرايا تجويف الرنين تقليل خسائر إزالة القطبة. الجمع بين لوحة نصف الموجة والمستقطب يمكن أن يحقق مقترن خروجي مع نقل قابل للتعديل.  
عادة ما تكون لوحات الموجة مصنوعة من بلورات الكوارتز (سيو 2 ) مصنوع لأنه لديه شفافية عالية على نطاق واسع من الأطوال الموجية والجودة البصرية العالية. هناك أيضا بعض المواد الأخرى (تطبق على نطاقات الأطوال الموجية الأخرى) التي يمكن استخدامها، مثل الكالسيتكاكو3فلوريد المغنيسيوم (MgF2الزفير (Sapphire)أل 2 أو3ميكا (نوع من مواد السيليكا) وبعض البوليمرات المكسورة.  

صفر النظام واللوحات الموجية متعددة المراحل 
هناك العديد من أنواع الألواح الموجية:

1. الصفائح الموجية ذات الترتيب الصفر رقيقة جداً، وتأخير مرحلة الضوء في اتجاهين الاستقطاب صغير فقط مثل نصف الصفائح الموجيةπهذا هو الوضع المثالي ، لأن لوحة الموجة ذات الترتيب الصفر رقيقة ومزعجة للغاية ، وخاصة بالنسبة للمواد الانكسارية القوية مثل الكالسيت ، فإن عملية التحضير صعبة للغاية وتتطلب تصنيع حساس للغاية. يمكن حل المشكلة الأخيرة عن طريق تلصق لوحة موجة ذات الترتيب الصفر على ركيزة زجاجية سميكة ، والتي لا تحتوي على كسر ثنائي ولكن يمكن أن تثبت لوحة الموجة. والواجهة بين الاثنين تخفض عتبة الضرر.  
2. تغيير المرحلة النسبية لللوحة الموجية متعددة المراحل يزيد ، وهو القيمة المطلوبة زائد2πالعدد الصحيح المتعدد. على الرغم من أن الأداء هو نفسه في الطول الموجي المصمم، فإن عرض النطاق الترددي البصري لهذه اللوحة الموجية محدود بتغير المرحلة النسبية الفعلية. علاوة على ذلك ، فإن تأخير المرحلة أكثر حساسية لدرجة الحرارة. تشير لوحات الموجات المنخفضة المستوى إلى لوحات الموجات متعددة المراحل مع سلسلة صغيرة نسبيا، والتي يمكن أن تقلل من الآثار السلبية المذكورة أعلاه. 
3. تتكون لوحة موجية ذات ترتيب صفر فعالة (أو لوحة موجية ذات ترتيب صفر صافية) من لوحة موجية متعددة المراحل ذات سماك مختلفة قليلاً، والتي تلصق معاً أو في اتصال بصري، أو تترك فجوة بين لوحة موجية متعددة المراحل عند طاقة أعلى. المحور البطيء للوحة الموجية واحدة موازي للمحور السريع للوحة الموجية الأخرى ، بحيث يتم إلغاء الانكسار المزدوج للوحتين الموجيتين تقريبا. من الضروري ضبط فرق السمك بين الاثنين للحصول على تغيير المرحلة الصافية المطلوبة. هذا الجهاز يمكن أن يعمل على نطاق واسع من الأطوال الموجية.  

يمكن أيضًا صنع لوحات موجية ملونة لجمع المواد مع تشتتات مختلفة (مثل الكوارتز وفلوريد المغنيسيوم) ، مما يؤدي إلى تأخير مستمر تقريبًا على نطاق طيفي واسع (عدة مئات من النانومترات). بالإضافة إلى ذلك ، هناك لوحات موجة طويلة مزدوجة يمكن أن تحصل على قيم تأخير المرحلة الثابتة على أطوال موجة منفصلة. وتستخدم هذه الخصائص أحيانا في تحويل التردد غير الخطي، مثل عملية الجيل الثالث الهارموني.  

بعض القضايا 
بالإضافة إلى الأداء البصري الأساسي المذكور أعلاه ، فإن لوحات الموجات لديها أيضًا بعض القضايا ذات الصلة:

1. المادة لديها شفافية عالية داخل نطاق الطول الموجي المستخدم.  
2. العلاقة بين تأخير المرحلة ودرجة الحرارة والزاوية مرتبطة بالتصميم المحدد.  
3. تتمتع لوحات الموجات عالية الجودة بتأخير ثابت عبر الفتحة العددية بأكملها أو معظم نطاق الفتحة العددية.  
4. يمكن أن يؤثر انعكاس السطح على الأداء ، ويمكن استخدام الطلاءات المضادة للانعكاس للحد منها. 
5. عتبة الضرر البصري مهمة عند تطبيقها على أنظمة الليزر النبضية.  
6. بعض الألواح الموجية لها غلاف ، مما يسهل تدويرها بزاوية محددة أو مراقبة اتجاه محاورها السريعة والبطيئة.  

في بعض التطبيقات ، من الصعب تلبية جميع متطلبات الوافيك. لذلك ، يجب اتخاذ طرق أخرى ، مثل تغيير اتجاه استقطاب شعاع الليزر. باستخدام ثلاثة45°يمكن للمعاكس تدوير اتجاه الاستقطاب90° أولا، يميل الشعاع إلى اليمين، ثم للأعلى، وأخيرا العودة إلى اتجاهها الأصلي.  

الأجهزة ذات الصلة 
هناك بعض الأجهزة المتعلقة باللوحات الموجية:

1. وتتمتع معطلات فريسنل على شكل الماس وغيرها من معطلات المنظور بنفس الوظيفة الأساسية لألواح الموجة ، لكنها تستخدم تغييرات المرحلة التي تعتمد على الاستقطاب أثناء الانعكاس الكلي. من حيث المبدأ ، يمكن أن يعمل في حالات النطاق العريض.  
2. بابينيت سوليهيتضمن التعويض زوجًا من الأسفين المزدوجة التي يمكن استخدامها كلوحات موجة ، وتختلف درجة التأخير.  
3. هناك أيضا بعض وحدات التحكم في استقطاب الألياف البصرية التي لها وظائف مماثلة.  
4. يمكن استخدام البلورات الكهربائية البصرية وأجهزة البلورات السائلة كلوحات موجة تتحكم بها كهربائيا وأيضا كأجهزة تأخير نشطة.