Ахроматические волновые пластины

Ахроматическая волновая пластина — это особый вид волновой пластины нулевого порядка, состоящий из двух волновых пластин, изготовленных из двух разных материалов с двойным лучепреломлением (например, кристаллического кварца и фторида магния). Существование хроматической дисперсии сильно влияет на показатели преломления материалов. Два двулучепреломляющих материала, из которых состоят ахроматические волновые пластины, обладают взаимодополняющими свойствами двойного лучепреломления, которые могут ослабить эффекты хроматической дисперсии, так что чрезмерные сдвиги замедления при изменении длины волны в первой волновой пластине могут быть уравновешены второй волновой пластиной. Это приводит к практически плоскому отклику фазовой задержки в широком диапазоне длин волн (обычно сотни нанометров), поэтому ахроматическая волновая пластина является отличным выбором для таких приложений, как перестраиваемые лазерные источники, фемтосекундные лазерные системы, спектроскопия и другие системы, связанные с широкополосными источниками света. .

Двумя наиболее распространенными значениями задержки фазы являются задержка лямбда/2 и лямбда/4. Полуволновые пластины могут применяться для поворота вертикальной поляризации в горизонтальную поляризацию и наоборот, а четвертьволновые пластины могут использоваться для преобразования линейной и круговой поляризации.

Shalom EO предлагает ахроматические полуволновые и ахроматические четвертьволновые пластины с противоотражающим покрытием. Две составные пластины, одна из монокристаллического кварца, а другая из фторида магния (MgF2), либо склеены вместе с помощью NOA61 (Norland Optical Adhesive 61, клей оптического класса), либо с помощью воздушного зазора между ними. . NOA61 — это высокоэффективный клей с высокой прочностью сцепления, высокой термостойкостью и превосходной прозрачностью, подходящий для оптических применений в различных условиях эксплуатации. Shalom EO наносит клей только за пределы прозрачного отверстия волновых пластин. Ахроматические волновые пластины с воздушным зазором наносятся на все стороны, затем монтируются на противоположных сторонах прокладки и помещаются внутри ячейки, образуя воздушный зазор между кварцевой волновой пластиной и волновой пластиной MgF2. Разнесенные по воздуху модули имеют особенно высокий порог повреждения, превышающий 500 МВт/см^2, и адаптированы к лазерам высокой мощности.

Готовые ахроматические волновые пластины можно приобрести в Интернете в магазине «Шалом ЭО». Стандартные ахроматические волновые пластины имеют половинное или четверть замедления и имеют три дополнительных диапазона длин волн: 450–650 нм, 690–1200 нм и 900–2000 нм, охватывающие видимый диапазон и часть инфракрасного спектра. Быстрая отправка и выгодные цены гарантированы. Если у вас есть какие-либо другие особые требования, Шалом ЭО также предоставляет индивидуальные услуги, где все параметры могут быть адаптированы в соответствии с вашими требованиями.

Часто задаваемые вопросы:

Вот несколько типичных вопросов и ответов о волновых пластинах, которые могут быть полезны покупателям. Приведенное ниже содержание представляет собой обобщенную версию. Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с нашим Введением в волновые пластины и замедлители.

Как работает волновая пластинка?

Волновые пластины и замедлители являются важными оптическими компонентами для управления и изменения состояния поляризации лазерного света.

Волновые пластины обычно изготавливаются из кристаллов двойного лучепреломления, таких как кварц и фторид магния. (Существуют также замедлители, изготовленные из материалов, не обладающих двойным лучепреломлением. Отличным примером является ромбовидный замедлитель Френеля, который обычно изготавливается из BK7, кварца, плавленого под действием УФ-излучения, или ZnSe, реализуя фазовую задержку за счет использования полного внутреннего отражения. Замедление, создаваемое Ромб Френеля зависит практически исключительно от показателя преломления и геометрии призмы.

Анизотропия этих кристаллических материалов приводит к разделению одного светового луча на два световых луча при попадании на границу раздела. Два разделенных световых луча сталкиваются с разными показателями преломления: один, называемый обыкновенным лучом, который определяется обычным показателем преломления, а другой, называемый необыкновенным лучом, который регулируется чувствительным к направлению необыкновенным показателем преломления. Направление поляризации обоих лучей всегда перпендикулярно друг другу.

Волновые пластинки специально нарезаны так, чтобы их оптическая поверхность была параллельна их оптической оси. Обыкновенный и необыкновенный луч будут иметь разные показатели преломления и, следовательно, двигаться с разными фазовыми скоростями. Ось, по которой поляризованный электрический вектор движется с большей скоростью (Vfast=c/Nfast), является быстрой осью. Ось, в которой электрический вектор движется с меньшей скоростью (Vslow=c/Nslow), является медленной осью. Две оси всегда ортогональны.

Когда световой луч проецируется нормально на поверхность волновой пластинки, разные фазовые скорости двух компонентов естественным образом приводят к фазовой задержке между быстрыми и медленными компонентами, при этом медленные компоненты будут отставать на несколько фаз (или долю фазы). за быстрой составляющей. Величина фазовой задержки называется Задержкой. Замедление волновой пластинки можно сформулировать следующим образом:

Замедление=2πL(Nslow-Nfast)/λ

Где L — расстояние, пройденное падающим светом (толщина волновой пластинки), Nfast и Nslow — показатели преломления вдоль быстрой и медленной оси соответственно.

Значение замедления может быть записано в различных формах, например, «полуволновое» замедление эквивалентно значению замедления в π радиан или лямбда/2.

Из приведенного выше уравнения можно легко сделать вывод, что путем сознательного проектирования толщины волновых пластин можно получить желаемое замедление. Однако, помимо толщины волновой пластинки, на величину замедления будут влиять и другие внешние факторы, например, длины волн падающего света, температура рабочей среды, угол падения и т. д. Изменения замедления, вызванные внешними факторами часто вызывают беспокойство и вред, и производители стараются изо всех сил избегать этого.

Найти топоры?

Поиск быстрой оси каждой волновой пластины является важным шагом при использовании волновых пластин. Все установленные волновые пластины, предлагаемые Shalom EO, спроектированы так, что их быстрые оси обозначены прямым светом на креплении. В то время как быстрая ось в несмонтированных версиях отмечена непосредственно на волновых пластинах. Однако если оси не указаны или показания размыты, существует простой метод, который поможет найти оси, применимые для волновых пластин со всеми значениями запаздывания. Сначала поместите поляризатор перед лазерным устройством, наклоните поляризатор до тех пор, пока свет не погаснет, затем вставьте волновую пластинку между лазерным устройством и поляризатором, поверните волновую пластинку так, чтобы в конечном итоге выходной световой поток все еще был погашен — и альт! вы успешно нашли ось!

Корректировки?

Кроме того, вы можете обнаружить, что купленные вами волновые пластины не обеспечивают требуемого замедления. Причин много: например. волновые пластины не предназначены для интересующей вас длины волны, или на задержку влияют внешние факторы, такие как температура. Небольшие отклонения можно изменить, повернув плоскость поляризации в сторону быстрой или медленной оси волновой пластинки. Перемещение к быстрой оси уменьшает задержку, а движение к быстрой оси увеличивает задержку. Попробуйте оба направления и продолжайте проверять улучшения с помощью поляризаторов.

Характеристики:

Кривые замедления:

Следующие графики иллюстрируют замедление ахроматических волновых пластинок в диапазонах длин волн.

1. Ахроматические четвертьволновые и полуволновые пластины с длиной волны 450-650 нм.

2. Ахроматические четвертьволновые и полуволновые пластины с длиной волны 690–1200 нм.

3. Ахроматические четвертьволновые и полуволновые пластины с длиной волны 900-2000 нм.

Руководство покупателя по волновым пластинам и замедлителям

Понимание различных типов волновых пластин и замедлителей так же важно, как и понимание принципа их работы, особенно для покупателей. Не волнуйтесь, Шалом Э.О. отредактировал для вас краткое руководство, после прочтения которого вы, возможно, получите более ясное и глубокое понимание волновых пластин.

Волновые пластины низкого порядка или волновые пластины множественного порядка

Из-за трудностей на этапе производства может быть сложно произвести большое количество ультратонких волновых пластин, которые обеспечивают именно желаемое фракционное замедление. Волновые пластины низкого порядка или волновые пластины множественного порядка относительно толстые и создают желаемое замедление с несколькими дополнительными длинами волн фазовой задержки. Поскольку световые волны периодически повторяются, полуволновая пластинка низкого порядка, которая создает фазовую задержку лямбда/2 плюс 3 дополнительных лямбды, также может функционировать как полуволновая пластинка. Слово «Порядок» здесь относится к количеству генерируемых дополнительных длин волн. В этом тексте волновая пластина низкого порядка лучше, чем волновая пластина нескольких порядков, потому что она создает меньшую фазовую задержку и ее замедление более точное. Однако избыток замедления также означает, что они гораздо более чувствительны к изменениям длины волны, температуры или угла поворота, чем их аналоги нулевого порядка.

Вообще говоря, если вы ищете дешевые волновые пластины для оптовой покупки для приложений с одной длиной волны, то волновые пластины низкого порядка как раз для вас. Shalom EO предлагает волновые пластины низкого порядка из двух вариантов материалов (кварц для видимого и ближнего ИК-спектра или MgF2 для больших длин волн до 7000 нм).

Волновые пластины нулевого порядка

Волновые пластины нулевого порядка, по существу, состоят из двух волновых пластин множественного или низкого порядка, оси которых ортогонально выровнены (совмещая быструю ось одной волновой пластины с медленной осью другой), результирующее замедление представляет собой разницу между двумя отдельными замедлениями, создаваемыми соответственно две составляющие волновые пластинки. Объединив вместе две одиночные волновые пластины, волновые пластины нулевого порядка эффективно компенсируют влияние внешних факторов (изменение длины волны, температура окружающей среды) на замедление, что означает, что замедление будет гораздо более постоянным по сравнению с волновыми пластинами низкого порядка, что делает их подходящими для приложений, включающих расширенная длина волны. Тем не менее, они все еще могут иметь довольно восприимчивую реакцию на изменения угла падения.

Shalom EO предлагает три типа волновых пластин нулевого порядка: волновые пластины нулевого порядка с воздушным зазором, волновые пластины нулевого порядка с оптическим контактом и цементированные волновые пластины нулевого порядка NOA61. Хотя склеенные волновые пластины нулевого порядка являются распространенной альтернативой, для операций с высокими энергиями рассмотрите волновые пластины нулевого порядка с воздушным интервалом и волновые пластины нулевого порядка с оптическим контактом, поскольку эти два типа имеют относительно более высокий порог повреждения, чем сцементированные версии.

Волновые пластины истинного нулевого порядка

Волновые пластины истинного нулевого порядка представляют собой волновые пластины однопластинчатой ​​структуры и обеспечивают именно необходимое замедление, поэтому их толщина обычно составляет всего несколько микрометров. Несмотря на то, что требуется относительно строгая обработка, уменьшенная толщина способствует более высокому постоянству замедления при изменениях длины волны или изменениях климата, чем обычные волновые пластины нулевого порядка. Shalom EO предлагает волновые пластины истинного нулевого порядка, изготовленные из кварца (для 532–3000 нм) или MgF2 (для длинноволновых применений в диапазоне 3000–7000 нм). Версии с одной пластиной относительно хрупкие, но имеют высокий порог повреждения, в то время как версии с цементацией BK7. С подложками очень легко обращаться, но они имеют более низкий порог повреждения.

Ахроматические волновые пластины

Ахроматические волновые пластины состоят из одной волновой пластины MgF2 и одной кварцевой волновой пластины с ортогонально выровненными осями, свойства двойного лучепреломления которых дополняют друг друга, обеспечивая необходимое фокусное расстояние при минимизации хроматической дисперсии. Благодаря этому подходу существенно снижается внутреннее влияние смещения длины волны на запаздывание, что делает ахроматические волновые пластинки даже более постоянными по запаздыванию, чем волновые пластинки нулевого порядка, что делает их незаменимыми для различных широкополосных приложений, охватывающих широкие спектральные диапазоны (например, от 900 до 2000 нм). Двумя примерами применения являются перестраиваемые лазерные источники, фемтосекундные лазерные системы и т. д.

Суперахроматические волновые пластины

Суперахроматические волновые пластины — это фактически обновленная версия ахроматических волновых пластин. Принцип работы суперахроматических волновых пластинок такой же, как описанный для ахроматических волновых пластин. Суперахроматические волновые пластинки также состоят из двух кристаллических материалов (например, кварца и фторида магния), но вместо двух, как в случае ахроматических волновых пластинок, они состоят из шести одиночных волновых пластинок (три из кварца, три из MgF2), результат чрезвычайно плоское запаздывание в еще более широком диапазоне длин волн.

Ромбические замедлители Френеля

Ромбические замедлители Френеля работают по совершенно другому принципу, помимо использования двойного лучепреломления. Ромб Френеля вводит разность фаз между компонентами света за счет полного внутреннего отражения. Когда свет проецируется на границу раздела, электрическое поле световой волны разделяется на две перпендикулярные компоненты: s-компоненту и p-компоненту. Ромбам стратегически придана форма правильного параллелепипеда, так что при тщательно выбранном угле падения компонент p будет изменяться на лямбда/8 относительно компонента s при каждом полном внутреннем отражении. Когда свет появляется после двух полных внутренних отражений, компонент p в конечном итоге будет опережать компонент s на лямбда/4, реализуя тем самым ту же функцию четвертьволновой пластинки. При изготовлении полуволнового ромба Френеля замедлителя два ромба скрепляются последовательно, чтобы предотвратить отражения на границе раздела.

Ромбы Френеля обычно изготавливаются из стеклянных материалов, которые не обладают двойным лучепреломлением, типичными тремя из них являются BK7, кварцевый сплав, плавленый УФ-излучением, или ZnSe. Поскольку замедление, вносимое ромбом, связано с показателем преломления, который лишь незначительно меняется в широком диапазоне длин волн, ромбовидные замедлители Френеля имеют даже более широкие возможности длины волны, чем другие широкополосные волновые пластины, такие как ахроматические волновые пластины.

Волновые пластины с двойной длиной волны

Волновые пластины с двойной длиной волны вводят два значения замедления для двух длин волн за счет подбора показателя преломления на разных длинах волн. Волновые пластины с двойной длиной волны особенно полезны при использовании в сочетании с другими чувствительными к поляризации компонентами для разделения коаксиальных лазерных лучей разных длин волн или повышения эффективности преобразования твердотельных лазеров ГВГ. Кроме того, в системах THG также можно применять волновые пластины с двойной длиной волны. Волновые пластины с тройной длиной волны также могут быть настроены компанией Shalom EO по вашему запросу.