Depolarizátor (optika) - Depolarizer (optics)

A depolarizátor nebo depolarizátor je optické zařízení používané k zakódování polarizace světla. Ideální depolarizátor by vydával náhodně polarizované světlo bez ohledu na jeho vstup, ale všechny praktické depolarizátory produkují pseudonáhodnou polarizaci výstupu.

Optické systémy jsou často citlivé na polarizaci světla, které je dosahuje (například mřížka -na základě spektrometry ). Nežádoucí polarizace vstupu do takového systému může způsobit chyby na výstupu systému.

Typy

Cornu depolarizátor

Cornu depolarizátor

Cornu depolarizátor byl jedním z prvních návrhů, pojmenovaných po jeho vynálezci Marie Alfred Cornu. Skládá se z dvojice 45 ° hranolů křemenný krystal, opticky kontaktováno k vytvoření kvádru. The rychlé osy jsou 90 ° od sebe a 45 ° od stran depolarizátoru (viz obrázek). Jakýkoli paprsek vstupující do hranolu účinně prochází dvěma vlnové desky. Tloušťka těchto vlnových desek, a proto jejich retardance se mění napříč paprskem. Fázový posun je dán vztahem^[1]

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

Pro vstupní paprsek rovnoměrné polarizace bude výstupní polarizace periodická ${displaystyle y}$ . The fázový posun je také závislá na vlnová délka kvůli disperze.

Použití dvou hranolů znamená, že výstup je v podstatě koaxiální se vstupem. Na rozhraní mezi hranoly dochází k lomu, jako indexy lomu jsou vyměňovány. Existuje tedy určité oddělení komponent výstupního paprsku.

Toto zařízení se dnes běžně nepoužívá, ale podobné vzory jsou komerčně dostupné.

Lyotův depolarizátor

Lyotův depolarizátor

Lyot depolarizátor je další raný design. To bylo vynalezeno Bernard Lyot. Skládá se ze dvou vlnových desek s jejich rychlými osami 45 ° od sebe, přičemž druhá deska je dvakrát silnější než ta první. Výstup je periodický jako funkce vlnové délky a jako funkce tloušťky vlnových desek. Pokud má být tento depolarizátor použit pro konkrétní aplikaci, je třeba věnovat zvláštní pozornost, protože optimální tloušťky vlnových desek závisí na vlnové délce signálu a optickém spektru, se kterým má být použit. Je komerčně dostupný pro širokopásmové viditelné aplikace.

Toto zařízení je obzvláště atraktivní ve vláknové optice, kde jsou dva kusy správné délky polarizační optické vlákno místo vlnových desek jsou použity spojeny dohromady pod úhlem 45 °, tedy žádné další komponenty, jako např rozdělovače paprsků jsou potřeba.

Klínový depolarizátor

Křemenný oxid křemičitý

Křemenný křemičitý klínový depolarizátor

Křemenný křemičitý klínový depolarizátor je běžný komerční design a je podobný depolarizátoru Cornu, avšak úhel mezi těmito dvěma složkami je mnohem menší (obvykle 2 °) a pouze první složka je dvojlomný. Druhá součást je vyrobena z tavený oxid křemičitý, který má velmi podobný index lomu jako křemen, ale není dvojlomný. Rychlá osa křemenného prvku je obecně pod úhlem 45 ° k klínu. Celé zařízení je mnohem kompaktnější než depolarizátor Cornu (pro stejnou clonu).

Stejně jako u Cornuova depolarizátoru existuje určitá separace výstupu jako funkce polarizace a také určitá odchylka paprsku v důsledku nedokonalé shody indexu lomu mezi křemenem a oxidem křemičitým. Výstup je periodický napříč depolarizátorem. Protože úhel klínu je mnohem menší než u Cornuova depolarizátoru, je perioda větší, často kolem 6 mm. Tento depolarizátor má také preferovanou orientaci kvůli své jediné definované rychlé ose. V komerčních klínových depolarizátorech je to obvykle označeno.

Křemen-křemen

Křemen-křemenné klínové depolarizátory jsou komerčně dostupné, i když nejsou běžné. Jsou podobné depolarizátorům Cornu, ale s malým klínovým úhlem křemíku kompenzovaného klínu.

Ve výše uvedených provedeních lze místo křemene použít i jiné dvojlomné materiály.

Klínové depolarizátory vykazují malou odchylku paprsku. To platí i v případě, že tváře optiky jsou přesně rovnoběžné. Protože každá polovina optiky je klín a obě poloviny nemají přesně stejný index lomu (pro konkrétní polarizaci), je depolarizátor účinně velmi mírně zaklíněn (opticky).

Časově proměnný depolarizátor

Lyotův depolarizátor a podobná zařízení jsou založena na skutečnosti, že retardace optické vlnovky nebo retardéry závisí na optické frekvenci nebo vlnové délce. Způsobují rozptyl polarizačního režimu což může být škodlivé. Dále je nelze použít pro (kvazi) monochromatické signály. Pro druhé jsou potřebné časově proměnné depolarizátory. Skládají se z časově proměnných optických zpomalovačů. Efektivní způsob, jak si uvědomit, že se časově proměnné depolarizátory otáčejí vlnovky nebo ekvivalentní optická zařízení.

Rotující půlvlnová deska produkuje polarizaci, která je periodická v čase, a proto je efektivně zakódována pro dostatečně pomalé reakce. Jeho vstupní polarizace musí být lineární. Výsledná polarizace výstupu se otáčí lineární polarizace. Rovněž, kruhová polarizace lze depolarizovat rotujícím čtvrtvlnná deska. Polarizace výstupu je opět lineární. Pokud jsou půlvlna a čtvrtvlnná deska zřetězeny a rotují různými rychlostmi, je jakákoli vstupní polarizace depolarizována. Pokud vlnové desky nejsou dokonalé, mohou výkonnější zlepšit rotující vlnové desky.^[2] Na základě elektrooptických rotujících vlnových desek jsou takové depolarizátory nezávislé na polarizaci komerčně dostupné s intervaly depolarizace až 360 ns (viz externí odkaz).

Jiné způsoby výroby depolarizovaného světla

V mnoha aplikacích je možné použít a čtvrtvlnná deska k výrobě kruhově polarizované světlo, ale to je možné pouze pro světlo s omezeným rozsahem vlnových délek, které je lineárně polarizovaný začít. Byly prokázány další metody, jako je použití Faradayovy rotátory a tekuté krystaly.^[3] Je také možné depolarizovat světlo pomocí optická vlákna.

Viz také

Reference

^ Norman Hodgson, Horst Weber. Laserové rezonátory a šíření paprsku: Základy, pokročilé koncepce a aplikace (Druhé vydání.). Springer. str. Kapitola 3. ISBN 978-0-387-40078-5.
^ „Meze přesnosti optických depolarizátorů nezávislých na polarizaci na základě rotujících vlnových desek“, Reinhold Noe, Benjamin Koch, 25. ledna 2019, https://arxiv.org/abs/1901.08838
^ Diorio, Nicholas J .; Fisch, Michael R .; West, John L. (2001-10-15). "Plněné depolarizátory z tekutých krystalů". Journal of Applied Physics. Publikování AIP. 90 (8): 3675–3678. doi:10.1063/1.1401799. ISSN 0021-8979.

externí odkazy

„Polarizační nezávislý depolarizátor a 50 Mrad / s polarizační scrambler“. Novoptel.

[1] Norman Hodgson, Horst Weber. Laserové rezonátory a šíření paprsku: Základy, pokročilé koncepce a aplikace (Druhé vydání.). Springer. str. Kapitola 3. ISBN 978-0-387-40078-5.

[2] „Meze přesnosti optických depolarizátorů nezávislých na polarizaci na základě rotujících vlnových desek“, Reinhold Noe, Benjamin Koch, 25. ledna 2019, https://arxiv.org/abs/1901.08838

[3] Diorio, Nicholas J .; Fisch, Michael R .; West, John L. (2001-10-15). "Plněné depolarizátory z tekutých krystalů". Journal of Applied Physics. Publikování AIP. 90 (8): 3675–3678. doi:10.1063/1.1401799. ISSN 0021-8979.

[1]

[2]

[3]