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Photonics West
27.01.- 01.02.2018
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Photonics West in San Francisco
Stand 4529


Verzögerer ändern den Polarisationszustand des Lichts, indem sie eine Phasenverschiebung zwischen zwei orthogonalen Polarisationszuständen erzeugen. Die Phasenverschiebung wird üblicherweise in Einheiten der Wellenlänge λ angegeben. Die gebräuchlichsten Werte sind λ/2 (zur Drehung von linearer Polarisation) und λ/4 (zur Umwandlung von linearer in zirkulare Polarisation und umgekehrt).

Wir bieten Verzögerer in unterschiedlichen Ausführungen an. Um die Auswahl des für eine spezielle Anwendung geeigneten Typs zu erleichtern, werden im Folgenden einige wichtige Eigenschaften von Verzögerern beschrieben.

Die Abbildung zeigt den spektralen Verlauf des Gangunterschieds R über der Wellenlänge λ für verschiedene Typen von Verzögerern aus unserem Programm. Low-Order (RLQ) und Zero-Order Platten (RZQ) sind für eine Einzelwellenlänge optimiert und können in einem relativ schmalen Spektralbereich eingesetzt werden. Für breitere Bereiche kommen achromatische (RAC) oder superachromatische Verögerer (RSU) zum Einsatz, bei denen die Änderung Phasenverschiebung durch Kombination unterschiedlicher Materialien kompensiert wird. Für Anwendungen über sehr breite Bereiche werden Verzögerer eingesetzt, die die Phasenverzögerung nicht durch Doppelbrechung, sondern durch Totalreflexion erzeugen (RFV, Fresnel-Rhomben).

Die am häufigsten verwendeten Verzögerer (Low-Order und Zero-Order) sind aus Platten aus einem doppelbrechenden Material gefertigt. Aus der Dicke d der Platte und der Brechzahldifferenz µ=ne-no des Materials ergibt sich ein Wegunterschied R zwischen der ordentlichen und der außerordentlichen Polarisationsrichtung gemäß R = d•µ. Daraus lässt sich die Phasenverschiebung Δ einer beliebigen Wellenlänge λ berechnen:

Δ = 2πR/λ = 2πd • µ/λ

Der Wert für R beträgt λ0/2 bzw. λ0/4 bei der Sollwellenlänge λ , so dass das spektrale Verhalten gut abgeschätzt werden kann.

Der Gangunterschied einer Verzögerungsplatte ändert sich abhängig von der Temperatur. Die Verzögerungsplatten werden normalerweise für Raumtemperatur gefertigt. Bei nicht zu großen Temperaturabweichungen um δT ist die Änderung näherungsweise linear. Die Temperaturkoeffizient α ergibt sich dabei aus dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der thermischen Änderung der Doppelbrechung:

R=R0•(1+α•δT)
Bei schrägen Lichteinfall ändert sich der Gangunterschied R einer Verzögerungsplatte abhängig von Einfallswinkel φ. Der Gangunterschied nimmt zu, wenn um die langsame Achse verkippt wird, bei Kippung um die schnelle Achse ist die Änderung negativ. Die jeweilige Änderung lässt sich näherungsweise wie folgt berechnen:

R = R0+β(φe2 - φo2)

Im nebenstehenden Diagramm ist die Änderung R-R0 für eine typische Zero-Order Platte dargestellt (β ~ 1nm/Grad2 ). Die meisten Verzögerer zeigen ein ähnliches Muster beim Verkippen. Bei Kippung um die Diagonale zwischen den Hauptachsen bleibt der Gangunterschied nahezu unverändert. Superachromatische Platten und Fresnel-Rhomben weisen ein anderes Verhalten auf.