Принцип работы

Волновые пластинки (замедляющие фазовые пластинки или фазовращатели) изготовлены из материала, который проявляет двулучепреломление. Скорости необыкновенного и обыкновенного луча через двулучепреломляющий материал изменяются обратно пропорционально их показателям преломления. Разность скоростей приводит к разности фаз при рекомбинации двух пучков. В случае падающего линейно поляризованного пучка это можно описать следующей формулой:

где:

• δ – разность фаз;
• d – толщина;
• ne, no – показатели преломления необыкновенного и обыкновенного лучей;
• λ – длина волны.

Для любой конкретной длины волны разность фаз определяется толщиной пластинки.

Полуволновая пластинка

Полувоновая пластинка может использоваться для поворота состояния поляризации плоско-поляризованного света, как показано на рисунке 1.

Предположим, что плоско-поляризованная волна падает перпендикулярно плоскости волновой пластинки, а плоскость поляризации находится под углом θ относительно быстрой оси, как показано на рисунке. После прохождения через пластинку, состояние поляризации исходной волны поворачивается на угол 2θ.

Полуволновая пластинка очень удобна в повороте плоскости поляризации поляризованного лазерного излучения на любой желаемый угол (особенно если лазер слишком велик для вращения его корпуса). Большинство крупных ионных лазеров имеют вертикальную поляризацию. Чтобы получить горизонтальную поляризацию, просто поместите полуволновую пластинку в луч так, чтобы ее быстрая (или медленная) ось была расположена под углом 45° к вертикальной оси. Полуволновые пластинки также могут изменять направление поляризации циркулярно-поляризованного света с левого на правый и наоборот.

Толщина полуволновой пластины такова, что разность фаз составляет 1/2 длины волны (λ/2, пластинки нулевого порядка) или кратна 1/2 длины волны [(2n + 1) λ / 2], пластинки множественного порядка).

Четвертьволновая пластинка

Четвертьволновая пластина используется для того, чтобы превратить плоско-поляризованный свет в циркулярно-поляризованный свет или наоборот. Для этого мы должны ориентировать волновую пластинку так, чтобы возбуждались равные количества быстрых и медленных волн. Мы можем это сделать, ориентируя падающую плоско-поляризованную волну под 45° к быстрой (или медленной) оси, как показано на рисунке 2.

При двойном прохождении четвертьволновой пластинки, т.е. при зеркальном отражении, она действует как полуволновая пластинка и поворачивает плоскость поляризации на определенный угол, т.е. 90 °. Эта схема широко используется в изоляторах, модуляторах добротности и т.д.

Толщина четвертной волновой пластины такова, что разность фаз составляет 1/4 длины волны (λ/4, пластинки нулевого порядка) или кратна 1/4 длины волны ([(2n + 1) λ / 4], пластинки множественного порядка).