Polarizátor

Polarizátor je optický element sloužící k vytvoření nebo modifikaci polarizačního stavu vlny.

Typy polarizátorů

Důležitými technickými parametry polarizátoru jsou: extinkční poměr žádoucí a nežádoucí polarizace v polarizovaném svazku (tj. míra „čistoty“ může být až 10⁵), ztráty (nebo transmitance) v propustném směru, oblast použitelných vlnových délek (často celé viditelné pásmo), v neposlední řadě i zorné pole, udávající rozsah úhlů, pro které polarizátor vykazuje svou funkci. V laserové technice je dále důležitý dovolený výkon ve světelném svazku (eventuálně energie laserového impulzu), při kterém ještě nenastává destrukce (je destruována především tmelená vrstva).

Dichroické polarizátory

Základní funkci tohoto typu polarizátoru si můžeme ozřejmit tím, že odlišné ztráty vzhledem k polarizaci si představíme vodivostí stejně orientovaných hustých lineárních vodičů (o vzdálenosti menší než vlnová délka): aplikujme-li pole s polarizaci E ve směru vodičů, pak pole bude silně absorbováno ohmickými ztrátami, zatímco polarizace kolmá na vodiče nezpůsobí významné ztráty.

Reálná konstrukce se pak řeší anizotropní stavbou dielektrického materiálu, ve kterém je odlišná vazba na přenos náboje. Vytváří se uměle – pomocí anizotropně tažených dielektrických fólií, které vytvářejí větší ztráty (absorpci) pro jednu orientaci polarizace, pro druhou jsou tyto ztráty pronikavě menší). V dnešní době mají význam zejména polarizační fólie – nejznámější jsou tzv. polaroidové fólie H-typu (objevené E.H. Landem), kdy procesem tažení za tepla dostává polyvinilalkohol anizotropní charakter s dlouhými makromolekulami. Tento materiál je poté impregnován v kapalině obsahující jód; tím dochází k rozdílné absorpci molekul (podél molekul jsou ztráty vyšší, než napříč).

Jevu se hojně využívá pro stavbu fóliových polarizačních filtrů. Výhodou (zejména oproti hranolům) je pronikavě nižší cena a podstatně větší plocha. Nejlepší polaroidové polarizátory vykazují dnes extinkční poměr i 10⁵. Foliové polarizátory se využívají např. u fotografických filtrů. Nevýhodou jsou ztráty v materiálu: u propustné polarizace nebývají zcela zanedbatelné (50-90%, proto se tyto polarizátory nehodí např. na výkonové lasery), u nepropustné polarizace jsou o extinční poměr vyšší

Fázové retardační destičky

Jsou to polarizační zařízení založená na dvojlomu, které způsobují, že pro šíření kolmo na destičku existují pro světlo dva definované navzájem kolmé směry polarizace s jinou rychlostí šíření, tedy jiný index lomu. Relativní zpoždění (retardace při šíření) mezi těmito definovanými směry je dáno tloušťkou prostředí (mluvíme též o tzv. rychlé a pomalé ose). Směry polarizace, v nichž nastávají odlišné indexy lomu, jsou tedy na destičku jednoznačně vázány. Ostatní směry polarizace se musí řešit rozkladem daného polarizačního směru do dovolených orientací. Mimo obecně nastavitelnou retardaci (u tzv. Babinetova kompenzátoru) se často používají fázová zpoždění definovaná (pro danou vlnovou délku), a to fázové zpoždění π ( tzv. půlvlnné destičky), nebo π/2 (tzv. destičky čtvrtvlnné). Jsou vytvořeny z dvojlomných materiálů definované tloušťky. Funkci a použití si nejlépe ujasníme u lineární vstupní polarizace, přičemž provedeme na vstupu rozklad této lineární polarizace do dvou ortogonálních složek spojených s destičkou, např. x ́ a y ́. Po průchodu prostředím získá světlo definované zpoždění (retardace) mezi složkami x ́ a y ́, přičemž na výstupu ze zařízení se světlo opět skládá. Dle natočení fázové destičky se tedy mění velikost rozkladu pole do obou složek destičky (v případě eliptické vstupní polarizace jsou tyto rozklady vždy dva).

Půlvlnná destička

Vytváří fázové zpoždění obou polarizačních složek π. Po průchodu touto destičkou se jedna složka polarizace dostává do relativní protifáze oproti druhé. Toto znamená, že půlvlnná retardace způsobila u lineární polarizace natočení lineárního směru, neboli má funkci rotátoru polarizace. Speciálně důležitý je pak případ stočení polarizace o 90° ke kterému dochází při rozkladu vstupního svazku do os destičky skloněné o 45° oproti ose polarizace vstupního svazku. [1]

Čtvrtvlnná destička

Po průchodu světla destičkou se jedna složka polarizace dostává do relativního zpoždění δ = π/2 oproti druhé. Získáváme obecně eliptickou polarizaci (pravotočivou nebo levotočivou). V případě rozkladu do stejných velikostí složek (rozklad do os skloněných 45°) zajistíme obě podmínky (fázovou i amplitudovou) pro vznik kruhové polarizace. A takto vzniká na výstupu z polarizace lineární polarizace kruhová. Spojením dvou čtvrtvlnných destiček stejně navzájem orientovaných (rychlé osy jsou za sebou) vzniká destička půlvlnná se zmíněnou funkcí rotátoru (bez ohledu na dílčí eliptickou polarizaci mezi nimi).

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Polarizátor na Wikimedia Commons

Autoritní data	GND: 4213717-2