Prismor och romber

Eftersom nästan alla detektorer uppvisar polarisationskänslighet måste en depolarisator placeras före detektorn för att eliminera dess beroende av polariseringen av infallande strålning och därigenom förbättra noggrannheten. Principen för depolarisering innebär att ljus som ursprungligen endast har en specifik polarisationsriktning omvandlas till ett blandat tillstånd som innehåller olika slumpmässiga polarisationsriktningar, varigenom polarisationsegenskaper elimineras. Det finns tre metoder för att uppnå depolarisering: genom att ändra tillståndet hos polariserat ljus i termer av "tid", "rum" eller "våglängd". En dubbelbrytande kristalldepolarisator använder sin "stråldelningsegenskap" för att helt störa den ordnade inriktningen av polariserat ljus i rymden, vilket uppnår depolarisering – det vill säga att omvandla polariserat ljus tillbaka till icke-polariserat ljus. Istället för att "eliminera" polarisering "neutraliserar" den den. Kärnprincipen är enkel: den delar upp det ursprungligen enkelriktade polariserade ljuset i otaliga strålar med olika orienteringar, som sedan blandas samman, vilket resulterar i ljus som inte verkar ha någon fast riktning. 1. Flerfärgad ljusdepolarisator Lyot-depolarisatorn är en typisk polykromatisk (vitt ljus) depolarisator, tillgänglig i konfigurationer med en eller två plattor. Den polykromatiska depolarisatorn med en platta uppnår optimal depolarisationsprestanda när vibrationsplanet för det infallande polariserade ljuset bildar en 45° vinkel med den optiska axeln. Dubbelplattdepolarisatorns effektivitet är oberoende av det infallande ljusets polarisationsplan, vilket gör den mer praktisk; dess struktur visas i figur 1. Denna depolarisator består av två dubbelbrytande kristaller med ett tjockleksförhållande på 2:1, vars optiska axlar är orienterade i en 45° vinkel mot varandra. Hela enheten tillverkas genom att binda eller inkapsla två kristallplattor med optiskt lim. Dess funktionsprincip innebär att infallande ljus med olika våglängder upplever distinkta fasfördröjningar efter att ha passerat genom de dubbelbrytande elementen, vilket resulterar i elliptiskt polariserat ljus med varierande ellipticitet. Den slutliga utstrålen är en slumpmässig kombination av polarisationer med olika ellipticiteter, varigenom depolarisering uppnås.     Figur 1 Lyot-depolarisator   Lyot-depolarisatorn uppvisar utmärkt kompatibilitet, vilket gör att den kan fungera med olika ljuskällor och demonstrerar betydande praktiskt värde i tillämpningar som gyroskop och optisk avkänning. Denna depolarisator har dock vissa begränsningar: den är endast effektiv under förhållanden med ett brett infallande ljusspektrum och ger suboptimal depolarisationsprestanda för monokromatiskt ljus. Lyot-depolarisatorns depolarisationseffektivitet beror på driftsvåglängden, materialet, den optiska axelvinkeln och prismakilvinkeln.   2、 Monokromatisk ljusdepolarisator   Jämfört med flerfärgade ljusdepolarisatorer har monokromatiska ljusdepolarisatorer ett bredare användningsområde i vissa avseenden, eftersom de generellt sett även fungerar bra vid depolarisering av flerfärgat ljus. En enda kvartsvågsplatta kan fungera som en pseudodepolarisator. För kvasiplanärt polariserat monokromatiskt ljus, när det enbart används för intensitetsmätning, är dess prestanda ganska tillfredsställande; det mildrar effektivt fel orsakade av fotodetektorernas polarisationskänslighet, vilket säkerställer testresultatens tillförlitlighet. Den vanligaste typen av monokromatisk ljusdepolarisator är den kilformade depolarisatorn, som visas i figur 2. Figur 2 En enkel optisk killiknande depolarisator När infallande ljus passerar genom depolarisatorn delas det upp i O-ljus och E-ljus. På grund av deras olika utbredningshastigheter genom kristallen uppvisar de två strålarna tydliga fasskillnader vid olika utgångspositioner. Fasen varierar motsvarande med förändringar i kristalltjockleken. Det emitterade ljuset genomgår periodiska övergångar mellan linjärt polariserade, elliptiskt polariserade och cirkulärt polariserade tillstånd, såsom illustreras i figur 3. Den viktigaste skillnaden mellan ljus som lämnar depolarisatorn och naturligt ljus ligger i deras polarisationstillstånd: det förra upprätthåller ett konsekvent polarisationstillstånd vid varje utgångsposition, medan det senare uppvisar slumpmässiga polarisationstillstånd över olika positioner. Figur 3: Trajektori för det emitterade ljusets polarisationstillstånd som funktion av position Nackdelarna med denna depolarisator är lika uppenbara. För det första måste den optiska kilvinkeln vara tillräckligt liten; annars orsakar den stråldivergens och avböjning. Under drift bör avståndet mellan depolarisationsanordningen och mottagarenheten inte vara för stort, eftersom detta försämrar prestandan. För det andra kan effektiv depolarisering av linjärt polariserat ljus endast uppnås när det infallande ljuset är vinkelrätt och dess polarisationsplan bildar en 45-graders vinkel med depolarisatorns optiska axel. Dessa begränsningar belyser bristerna hos depolarisationsanordningar i enhetsstrukturer. De strukturella skillnaderna mellan polykromatiska och monokromatiska depolarisatorer motsvarar distinkta variabler i beräkningsformeln för fasfördröjning. Fasfördröjningen δ beräknas med följande formel: Här representerar λ våglängden för det infallande ljuset, n₀ är brytningsindex för ljus o, nₐ är brytningsindex för ljus e, och d betecknar tjockleken på den dubbelbrytande kristallen. Den polykromatiska ljusdepolarisatorn har en parallell plattstruktur med konstant tjocklek d; eftersom det polykromatiska ljuset innehåller våglängder från olika spektralband varierar deras våglängder (λ₁, λ₂,..., λₙ), vilket resulterar i tydliga fasskillnader. Däremot använder den monokromatiska ljusdepolarisatorn som är konstruerad för monokromatiskt infallande ljus dubbelbrytande material med varierande tjocklekar (d₁, d₂,..., dₙ), vilket säkerställer att de o- och e-polariserade komponenterna på olika positioner på utgångsytan uppvisar tydliga fasskillnader, vilket möjliggör kilformad tillverkning.   3. Cirkulär avrundningsdetektor När man undersöker cirkulär dubbelbrytning eller dikroismfenomen är det ofta nödvändigt att depolarisera cirkulärt polariserat ljus. Den mest direkta metoden innebär att man först omvandlar det cirkulärt polariserade ljuset till linjärt polariserat ljus med hjälp av en kvartsvågsplatta, följt av depolarisering av det monokromatiska linjärt polariserade ljuset.