Деполяризатор (оптика)

Деполяризатор поляризацией или деполяризатор - это оптическое устройство, используемое для борьбы с света . Идеальный деполяризатор будет выходить случайным образом поляризованным светом, независимо от его входа, но все практические деполяризаторы производят псевдолупительную выходную поляризацию.

Оптические системы часто чувствительны к поляризации света, достигающего их (например, решетки на основе спектрометры ). Нежелательная поляризация ввода в такую систему может вызвать ошибки на выходе системы.

Типы

Дололяризатор Рога

Деполяризатор Cornu был одним из самых ранних дизайнов, названных в честь его изобретателя Мари Альфред Корну . Он состоит из пары 45 ° призмы кварцевого кристалла , оптически, образуя кубоид. находятся Быстрые оси на расстоянии 90 ° друг от друга и 45 ° от сторон деполяризатора (см. Рисунок). Любой луч, входящий в призму, эффективно проходит через две волновые пластины . Толщина этих волновых пластин и, следовательно, их замедление варьируется по всему лучу. Фазовый сдвиг определяется ^{[ 1 ]}

$\delta (y)={\frac {2\pi }{\lambda }}[n_{2}-n_{1}](2y-a).$

Для входной луча равномерной поляризации выходная поляризация будет периодической в $y$ . Фазовый сдвиг также зависит от длины волны из -за дисперсии .

Использование двух призмов означает, что выход по сути коаксиальна с входом. На границе раздела между призмами рефракция происходит, поскольку индексы преломления обмениваются. Поэтому существует некоторое разделение компонентов выходного луча.

Это устройство обычно не используется сегодня, но аналогичные конструкции коммерчески доступны.

Лиот деполяризатор

Деполяризатор Лиота - еще один ранний дизайн. Это было изобретено Бернардом Лиотом . Он состоит из двух волновых пластин с их быстрыми осями на 45 ° друг от друга, а вторая пластина в два раза толщится, чем первая. Выход периодирует как функция длины волны и в зависимости от толщины волн. Особые соображения необходимы, когда этот деполяризатор должен использоваться для конкретного применения, потому что оптимальная толщина волновой пластины зависит от длины волны сигнала и оптического спектра, с помощью которого она должна использоваться. Это коммерчески доступно для широкополосного видимого применения.

два части правильной длины поляризационной оптической волокнистых, Это устройство особенно привлекательно в волокничной оптике, где вместо волновых пластин используются других компонентов, таких как разделения луча сплайденных под углом 45 °, поэтому не требуется .

Деполяризатор клина

Кварц-силика

Деполяризатор для клина кварца-силика является общей коммерческой конструкцией и похож на деполяризатор Cornu, однако угол между двумя компонентами намного меньше (типична 2 °), и только первый компонент является двуметрочным . Второй компонент изготовлен из плавленого кремнезема , который имеет очень похожий показатель преломления для кварца, но не является двуручным. Быстрая ось кварцевого элемента, как правило, на 45 ° до клина. Все устройство гораздо более компактно, чем деполяризатор из рогонов (для той же апертуры).

Как и в случае деполяризатора Cornu, существует некоторое разделение выхода в зависимости от поляризации, а также некоторое отклонение луча из -за несовершенного соответствия в показателе преломления между кварцем и кремнеземом. Выход период периодической по всему деполяризатору. Поскольку угол клина намного меньше, чем в деполяризаторе Cornu, период больше, часто около 6 мм . Этот деполяризатор также имеет предпочтительную ориентацию из -за его единственной определенной быстрой оси. В коммерческих деполяризаторах клина это обычно отмечается.

Кварц-кварц

Деполяризаторы Quartz-Quartz Celbe Depolarizers имеются коммерчески доступны, хотя и не распространены. Они похожи на деполяризации Cornu, но с небольшим углом клина скомпенсированного клина.

Другие двуметровые материалы могут использоваться вместо кварца в вышеуказанных конструкциях.

Деполяризаторы клина демонстрируют небольшое отклонение луча. Это правда, даже если лица оптики точно параллельны. Поскольку каждая половина оптики является клином, а две половины не имеют точно такого же показателя преломления (для конкретной поляризации), деполяризатор фактически очень слегка втиснут (оптически).

Временный деполяризатор

Деполяризатор Lyot и аналогичные устройства основаны на том факте, что замедления оптических волновых пластин или замедлителей зависят от оптической частоты или длины волны. Они вызывают дисперсию поляризации, которая может быть вредной. Кроме того, они не могут быть использованы для (квази) монохроматических сигналов. Для последних необходимы деполяризаторы во времени. Они состоит из оптических замедлителей во времени. Эффективным способом реализации деполяризаторов переменных во времени являются вращающиеся волновые пластины или эквивалентные оптические устройства.

Вращающаяся полуволновая пластина производит поляризацию, которая периодической во времени и, следовательно, эффективно скрипится для достаточно медленных ответов. Его входная поляризация должна быть линейной. Полученной выходной поляризация является вращающаяся линейная поляризация . Аналогичным образом, круговая поляризация может быть деполяризована вращающейся четвертой волной пластиной . Выходная поляризация снова линейна. Если полуволновая и четвертьволновая пластина объединяются и вращаются на разных скоростях, любая входная поляризация деполяризована. Если волновые пластины не являются идеальными, более вращающиеся волновые таблички могут улучшить производительность. ^{[ 2 ]} Основываясь на электропитовых вращающихся волновых пластинах, такие независимые от поляризации деполяризаторы коммерчески доступны с интервалами деполяризации до 360 нс .

Другие способы производства деполяризованного света

Во многих приложениях можно использовать четвертьволновую пластину для производства круглого поляризованного света , но это возможно только для света ограниченного диапазона длин волн, который линейно поляризован для начала. Были продемонстрированы другие методы, такие как использование ротаторов Faraday и жидких кристаллов . ^{[ 3 ]} Также возможно деполяризовать свет с использованием волоконной оптики . Относительно высокая степень деполяризации также достигается за счет света, проходящего через обычные полупрозрачные материалы, такие как матовый пластик или смазанная смазанная бумага.

Смотрите также

Ссылки

^ Норман Ходжсон, Хорст Вебер (2005). Лазерные резонаторы и распространение луча: основы, расширенные концепции и приложения (второе изд.). Спрингер. п. Глава 3. ISBN 978-0-387-40078-5 .
^ Но, Рейнхольд; Кох, Бенджамин (2019-01-25). «Пределы точности не независимых от поляризации оптических деполяризаторов на основе вращающихся волновых таблич». arxiv : 1901.08838 [ eess.sp ].
^ Диорио, Николас Дж.; Фиш, Майкл Р.; Уэст, Джон Л. (2001-10-15). «Заполненные жидкокристаллические деполяризы». Журнал прикладной физики . 90 (8). AIP Publishing: 3675–3678. Bibcode : 2001jap .... 90.3675d . doi : 10.1063/1.1401799 . ISSN 0021-8979 .

Внешние ссылки

«Независимый от поляризации деполяризатор и 50 поляризации MRAD/S» . Novoptel.

[1] Норман Ходжсон, Хорст Вебер (2005). Лазерные резонаторы и распространение луча: основы, расширенные концепции и приложения (второе изд.). Спрингер. п. Глава 3. ISBN 978-0-387-40078-5 .

[2] Но, Рейнхольд; Кох, Бенджамин (2019-01-25). «Пределы точности не независимых от поляризации оптических деполяризаторов на основе вращающихся волновых таблич». arxiv : 1901.08838 [ eess.sp ].

[3] Диорио, Николас Дж.; Фиш, Майкл Р.; Уэст, Джон Л. (2001-10-15). «Заполненные жидкокристаллические деполяризы». Журнал прикладной физики . 90 (8). AIP Publishing: 3675–3678. Bibcode : 2001jap .... 90.3675d . doi : 10.1063/1.1401799 . ISSN 0021-8979 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]