Optische Wellenplatten: ein Leitfaden
Licht zu verstehen, dass es aus Photonen besteht und dass es sich wie eine elektromagnetische Welle verhält, war ein langer und schwieriger Weg. Optische Wellenplatten sind eines der Werkzeuge, die aus dieser Forschung hervorgegangen sind und die es uns ermöglichen, besser mit Lichtsignalen zu arbeiten und so unser Verständnis unserer Umwelt weiter zu bereichern. Nachfolgend finden Sie eine Erklärung über optische Wellenplatten:
Was ist eine Wellenplatte?
Um Wellenplatten zu verstehen ist es wichtig zu verstehen, dass sich ein Lichtsignal wie eine Welle verhält. Dieses Lichtsignal kann in orthogonale Polarisationen zerlegt werden, die üblicherweise p und s genannt werden. In einem dreidimensionalen Koordinatensystem gebe die z-Achse die Ausbreitungsrichtung der Lichtwelle an. Dann kann die Schwingung der Lichtwelle entlang der z-Achse in eine x-Komponente und eine y-Komponente aufgeteilt werden, also einen Anteil in x-Richtung und einen Anteil in y-Richtung.
Von p-Polarisation uns s-Polarisation wird im Zusammenhang mit einer polarisierten Lichtwelle gesprochen, also einer Lichtwelle, bei der x-Komponente und y-Komponente unabhängig von der Zeit variieren. Im Bezug auf die sogenannte Einfallsebene schwingt der p-polarisert Anteil der Welle parallel und der s-polariserte Anteil der Welle senkrecht zu dieser.
Wellenplatten haben die Eigenschaft die relative Phase der p- und s-Polarisationen zu verändern. Praktisch verzögern sie eine Polarisation gegenüber der anderen, daher werden Wellenplatten auch als Verzögerungsplatten bezeichnet.
Halb-Wellenplatten
Halb-Wellenplatten verzögern um eine Polarisationsphase von π, so dass sie das Spiegelbild der einfallenden Polarisation ist.
Halb-Wellenplatte
Viertel-Wellenplatten
Viertel-Wellenplatten werden zur Verzögerung der Polarisation von π/2 verwendet. Eine Viertel-Wellenplatte kann linear polarisiertes Licht in zirkulare Polarisation an ihrem Ausgang umwandeln.
Voll-Wellenplatte
Die Vollwellenplatte verzögert eine der Polarisationen um einen vollen Zyklus.
Wie werden Wellenplatten hergestellt?
Die Herstellung von Wellenplatten beruht auf der Doppelbrechung eines optischen Materials. Doppelbrechend bezeichnet die Eigenschaft einiger Materialien, einen unterschiedlichen Brechungsindex für verschiedenen Anteile des Licht zu haben. So wird Licht in seine parallelen und orthogonalen Anteile aufgeteilt. Es wird dann von einer schnellen Achse und einer langsamen Achse gesprochen, welche die Verzögerung zwischen den polarisierten Anteilen beim Durchgang des Lichts durch die Wellenplatte verursachen.
Wellenplatten können aus verschiedenen doppelbrechenden Materialien hergestellt werden: meist Kristalle oder Polymere.
Wir können unterscheiden zwischen:
Wellenplatten höherer-Ordnung
Die tatsächliche Verzögerung einer Polarisation gegenüber einer anderen ist das Mehrfache der Wellenlänge plus die erwartete nominale Verzögerung. Wellenplatten höherer Ordnung verzögern also um mindestens die Länge der Lichtwelle 1λ.
Wellenplatten nullter-Ordnung
Wellenplatten nullter-Ordnung verzögern das Licht um eine Länge, die kleiner als die Wellenlänge des Lichts ist. So verzögern beispielsweise Halb-Wellenplatten nullter Ordnung einen Anteil der Lichtwelle um genau eine halbe Welle, was einer Verzögerung der Polarisationsphase von π entspricht.
Wellenplatten nullter-Ordnung können entweder mit einem sehr dünnen Materialfilm (in der Regel zwischen zwei optisch neutralen Fenstern für mehr mechanische Stabilität) oder mit mehreren, in verschiedenen Winkeln angeordneten Wellenplatten hergestellt werden, um die Verzögerungsverschiebungen zu beseitigen.
Da die Verzögerung in der Größenordnung der Wellenlänge liegt, ist für beide Typen von Wellenplatten eine hohe Qualität des optischen Teils mit einer Oberflächenqualität von λ/10 wichtig.
Eine Wellenplatte ist mit einer bestimmten Dicke, für einen bestimmten Wellenlängenbereich, in einer bestimmten Winkelposition ausgelegt.
Wellenplatten kaufen
Hersteller von Wellenplatten bieten in der Regel auch andere Komponenten der Präzisionsoptik an, aber nicht alle Anbieter von Präzisionsoptik können Wellenplatten liefern. Das liegt beispielsweise daran, dass die Berechnung und Positionierung entlang der optischen Achse der Kristalle muss sehr genau sein muss.
Zögern Sie nicht, Sinoptix für weitere Informationen oder Umsetzungsmöglichkeiten Ihrer Wellenplatte zu kontaktieren.
