Волновая пластина

Определения:
Прозрачные пластины с определенным двойным преломлением используются для изменения поляризованного состояния света.

Волновая пластина (или пластина задержки) - это прозрачная пластина с определенным двойным преломлением, которая обычно используется для управления поляризованным состоянием луча. Пластинка имеет быструю ось и медленную ось, которые перпендикулярны поверхности и направлению распространения луча и перпендикулярны друг другу. Скорость поляризации света в направлении быстрой оси немного больше. Требуемая задержка света (разность фазовых задержек в двух поляризационных направлениях) может быть получена только в пределах ограниченной длины волны и ограниченного угла падения.

Виды и виды применения 
Наиболее распространенным является четвертая волна (λ/4 Полосатые и полуволновые (λ/2пластина), в которой разница фазовой задержки в направлении поляризации двух линий составляетПи / 2иПиСоответствующая дальность распространения фаз составляетЛямбда /   4иЛямбда /   2А.
Ниже приводятся некоторые важные выводы:

1. Если луч поляризован линией и направление поляризации находится вдоль определенной оси волны, то направление поляризации не меняется.
2. Если падающее поляризованное состояние не совпадает с любой осью, а волновой слой является полуволновым, поляризованный свет остается линейно поляризованным, но поляризованное направление вращается. Если поляризованный свет и осевой угол45°Тогда направление поляризации вращается90°А.
3. Если угол между входящей поляризацией и осью45°Через четверть волны можно получить круговую поляризацию света. (Другие линейно - поляризованные лучи становятся эллиптически поляризованными.) В свою очередь, круговой поляризованный свет может получить линейно - поляризованный свет через четверть волны пластин.

В лазерном резонаторе размещение двух четвертей волн по обе стороны усиливающей среды может обеспечить одночастотную работу (см. технологию искаженных модулей). Помещение полуволнового чипа между лазерными кристаллическими зеркалами с гармоничным резонатором уменьшает потери от деполяризации. В сочетании с полуволновыми и поляризационными пластинами используются выходное сцепление, которое обеспечивает регулируемую проницаемость.
Обычно они состоят из кристаллов (SiO2Сделано, потому что он имеет высокую прозрачность в большом диапазоне длин волн и имеет высокое оптическое качество. Есть и другие материалы (для других диапазонов длин волн), которые могут, например, кальцит (CaCO3Фторид магния (MgF2), сапфир (Al2O3) Слюда (материал из диоксида кремния) и некоторые двойные преломляющие полимеры.

Нулевой и многоступенчатый чипы 
Существует множество типов волн:

1. Нулевой волновой чип очень тонкий, задержка фазы света в двух поляризационных направлениях только для полуволнового чипаПи. Это идеальный сценарий, который очень неудобен из - за тонких волновых волн нулевого уровня, особенно для сильно преломляющих материалов, таких как кальцит, процесс подготовки очень сложный и требует очень сложного изготовления. Последняя проблема может быть решена путем прикрепления волнового листа нулевого уровня к толстому стеклянному листу, который не имеет двойного преломления, но может стабилизировать волновой лист. Эти два интерфейса снижают порог повреждения.
2. Относительное изменение фазы многоступенчатых волн становится больше, и это необходимое значение плюс2 ПиЦелое число раз. Несмотря на одинаковую производительность на проектируемых длинах волн, оптическая полоса пропускания волны ограничена фактическим относительным изменением фазы. Кроме того, фазовая задержка более чувствительна к температуре. Низкий уровень относится к многоступенчатым волнам с относительно небольшими рядами, которые могут уменьшить неблагоприятные эффекты, упомянутые выше.
3. Эффективные нулевые волны (или чистые нулевые волны) состоят из двух многоступенчатых волн с несколько иной толщиной, которые склеиваются вместе или оптически контактируют, или оставляют небольшой промежуток между двумя многоступенчатыми волнами при более высокой мощности. Медленная ось одной волны параллельна быстрой оси другой, так что двойное преломление двух волн почти компенсируется. Необходимо скорректировать разницу в толщине между ними, чтобы получить необходимые чистые фазовые изменения. Это устройство может работать в широком диапазоне волн.

Можно также создавать дихроматические волновые чипы, которые объединяют различные дисперсионные материалы (например, кварц и фторид магния), что приводит к почти неизменной задержке в большом спектральном диапазоне (несколько сотен нанометров). Кроме того, существуют двухволновые длинные волны, которые получают фиксированные значения фазовой задержки на двух отдельных длинах волн. Это свойство иногда используется в нелинейных преобразованиях частот, таких как трехкратные частоты.

Некоторые вопросы 
В дополнение к вышеуказанным основным оптическим свойствам, волновые чипы имеют некоторые связанные с этим проблемы:

1. Материалы отличаются высокой прозрачностью в диапазоне используемых волн.
2. Связь фазовой задержки с температурой и углом связана с конкретной конструкцией.
3. Высококачественные волновые пластины имеют последовательную задержку во всем диапазоне числовых апертур или в большинстве диапазонов числовых апертур.
4. Отражение от поверхности влияет на производительность и может быть уменьшено с помощью антиотражающего покрытия.
5. При применении к импульсным лазерным системам важен временной порог повреждения.
6. Некоторые волновые пластины имеют оболочку, которая легко вращает их под определенным углом или смотрит на ориентацию их быстрых и медленных осей.

Некоторые приложения среднего волнового диапазона трудно удовлетворить всем требованиям. Поэтому необходимы другие методы, например, которые могут изменить направление поляризации лазерного луча. Использовать три45°Отражение вращает поляризацию.90°То есть сначала отклонить луч вправо, а затем вверх и в конечном итоге вернуться в исходное направление.

Связанные устройства 
Некоторые устройства связаны с волнами:

1. Ромбовидные замедлители Френеля и другие призматические замедлители выполняют те же основные функции, что и волновые пластины, но используют фазовые изменения, связанные с поляризацией во время полного отражения. Принципиально можно работать в условиях широкополосной связи.
2. Babinet-SoleilКомпенсатор содержит пару двойных преломляющих клинов, которые могут использоваться в качестве волновых пластин, и степень задержки изменяется.
3. Есть также некоторые волоконно - оптические поляризационные контроллеры с аналогичными функциями.
4. Электрооптические кристаллы и жидкокристаллические устройства могут использоваться в качестве электрических волн управления, а также в качестве активных замедлителей.