{"id":8566,"date":"2024-11-12T23:35:49","date_gmt":"2024-11-12T22:35:49","guid":{"rendered":"https:\/\/soliton-gmbh.de\/?post_type=glossary&p=8566"},"modified":"2024-11-12T23:35:51","modified_gmt":"2024-11-12T22:35:51","slug":"polarization-techniques","status":"publish","type":"glossary","link":"https:\/\/soliton-gmbh.de\/en\/glossary\/polarisationstechniken\/","title":{"rendered":"polarization techniques"},"content":{"rendered":"\n

Polarisationstechniken<\/h1>\n\n\n\n

Diese Anwendungsnotiz gibt einen \u00dcberblick \u00fcber polarisiertes Licht, Verz\u00f6gerung und die wichtigsten Werkzeuge zur Manipulation des Polarisationszustands. Die Beschreibung von Polarisationstechniken umfasst die Funktionsweise und Anwendung g\u00e4ngiger Lichtmanipulationsger\u00e4te wie optische Isolatoren, Lichtabschw\u00e4cher, Polarisationsrotatoren und variable Strahlteiler.<\/p>\n\n\n\n

Lichtpolarisation<\/h2>\n\n\n\n

In der klassischen Physik wird Licht einer einzelnen Farbe durch ein elektromagnetisches Feld beschrieben, in dem elektrische und magnetische Felder mit einer Frequenz (\u03bd) schwingen, die mit der Wellenl\u00e4nge (\u03bb) zusammenh\u00e4ngt. Dies wird durch die Formel C=\u03bb\u03bdC = \u03bb\u03bdC=\u03bb\u03bd ausgedr\u00fcckt, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist. Sichtbares Licht hat Wellenl\u00e4ngen zwischen 400 und 750 nm.<\/p>\n\n\n\n

Diese Formel zeigt, wie Polarisationstechniken gezielt angewandt werden k\u00f6nnen, um die Eigenschaften von Licht in optischen Systemen zu beeinflussen. Ein wesentliches Konzept dabei ist der Polarisationszustand, der durch die Ausrichtung des elektrischen Feldes festgelegt wird und je nach Anwendung ver\u00e4ndert oder verst\u00e4rkt werden kann. Diese gezielte Kontrolle ist ein zentraler Aspekt der Polarisationstechniken.<\/p>\n\n\n\n

\"Polarisationstechniken
Abbildung A \u2013 Lineares Licht in vertikaler Richtung<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Polarisationstechniken
Abb. B \u2013 Linear polarisiertes Licht bei 45 Grad<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Polarisationstechniken
Abbildung C \u2013 Zirkular polarisiertes Licht<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Polarisationstechniken
Abb. D \u2013 Elliptisch polarisiertes Licht<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Zirkular polarisiertes Licht entsteht, wenn eine lineare Komponente des elektrischen Feldes um \u03bb\/4 phasenverschoben ist. Elliptisch polarisiertes Licht tritt auf, wenn die Phasenverschiebung zwischen den Feldkomponenten beliebig ist.<\/p>\n\n\n\n

Wir erzeugen linear polarisiertes Licht, indem wir unpolarisiertes Licht durch ein polarisierendes Medium leiten. Ein Polarisator blockiert Komponenten, die nicht mit seiner Achse \u00fcbereinstimmen. Vertikal polarisiertes Licht, dass durch einen Polarisator bei 45\u00b0 gesendet wird, reduziert seine Amplitude auf den Faktor 1\/\u221a2 und halbiert die Intensit\u00e4t. Ein horizontal ausgerichteter Polarisator l\u00e4sst kein vertikal polarisiertes Licht durch.<\/p>\n\n\n\n

Verz\u00f6gerung<\/h2>\n\n\n\n

Ein Phasenverz\u00f6gerer kann die optische Wegl\u00e4nge f\u00fcr eine Polarisation verl\u00e4ngern. Dies ver\u00e4ndert den Polarisationszustand und erm\u00f6glicht gezielte Anwendungen.<\/p>\n\n\n\n

Lambda\/4 Platte:<\/h3>\n\n\n\n

Eine Lambda\/4 Platte erzeugt eine Phasenverschiebung und wandelt elliptisch polarisiertes Licht in linear polarisiertes Licht um. Mit doppelbrechenden Materialien entsteht diese Verz\u00f6gerung durch die schnelle und langsame Achse der Platte. Zur Ausrichtung wird ein linearer Polarisator und ein Spiegel verwendet.<\/p>\n\n\n\n

\"Polarisationstechniken
Abbildung 2: Eine Viertelwellenausrichtungstechnik<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Lamda\/2 Platte<\/h3>\n\n\n\n

Die Lambda\/2 Platte (Halbwellenplatte) ist ein weiteres wichtiges Element in Polarisationstechniken. Sie erzeugt eine Phasenverschiebung von 180 Grad (\u03bb\/2) zwischen den orthogonalen Komponenten des elektrischen Feldes. Diese spezielle Verz\u00f6gerung bewirkt eine Drehung der Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht. Platziert man die schnelle Achse der Lambda\/2 Platte in einem bestimmten Winkel zur Polarisationsebene des einfallenden Lichts, dreht sich die Polarisation um den doppelten Winkel der Ausrichtung der Platte.<\/p>\n\n\n\n

Bei zirkular polarisiertem Licht bewirkt die Lambda\/2 Platte zudem eine Umkehr der Polarisation \u2013 sie \u00e4ndert die sogenannte \u201eH\u00e4ndigkeit\u201c des Lichts von rechts- auf linkszirkular oder umgekehrt. Diese Eigenschaft ist besonders wertvoll in der optischen Signalverarbeitung, wo eine genaue Steuerung des Polarisationszustands erforderlich ist.<\/p>\n\n\n\n

Unterschied zwischen Optischen Isolatoren und Abschw\u00e4cher<\/h3>\n\n\n\n

Optische Isolatoren<\/h4>\n\n\n\n

Optische Isolatoren sind wichtige Bauelemente in der Lasertechnik und Telekommunikation. Sie verhindern das Zur\u00fcckreflektieren von Licht in eine Lichtquelle, um deren Stabilit\u00e4t zu erhalten und Sch\u00e4den an empfindlichen Komponenten zu vermeiden. Ein optischer Isolator kombiniert einen linearen Polarisator und eine Lambda\/4 Platte (Viertelwellenplatte). Zun\u00e4chst polarisiert der lineare Polarisator das einfallende Licht in einer festen Ebene. Die Lambda\/4 Platte wandelt das linear polarisierte Licht anschlie\u00dfend in zirkular polarisiertes Licht um. Wenn dieses Licht reflektiert und durch den Isolator zur\u00fcckl\u00e4uft, kehrt sich die Zirkularit\u00e4t des polarisierten Lichts um. Erneutes Durchlaufen der Lambda\/4 Platte dreht das Licht in eine Polarisationsebene, die senkrecht zur urspr\u00fcnglichen Richtung steht. Der Polarisator blockiert dann dieses zur\u00fcckkehrende Licht und verhindert eine R\u00fcckkopplung.<\/p>\n\n\n\n

\"Polarisationstechnik
Abbildung 3: Demonstration der optischen Isolation<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Optische Abschw\u00e4cher<\/h4>\n\n\n\n

Optische Abschw\u00e4cher arbeiten \u00e4hnlich, aber mit einem anderen Ziel. Man f\u00fcgt eine Halbwellenplatte (Lambda\/2 Platte) zwischen zwei gekreuzte Polarisatoren ein, sodass ohne Verz\u00f6gerer kein Licht durch das System tritt. Die Halbwellenplatte kann jedoch das einfallende Licht um einen kontrollierten Winkel drehen, sodass eine bestimmte Lichtmenge durchgelassen wird. Je nach Ausrichtung der schnellen Achse der Halbwellenplatte zur Polarisation des Lichts kann die Transmission zwischen den Polarisatoren stufenlos geregelt werden. Optische Abschw\u00e4cher werden in optischen Messsystemen und in der Lasertechnik verwendet, um die Lichtintensit\u00e4t pr\u00e4zise zu steuern, ohne die Lichtquelle selbst zu beeinflussen.<\/p>\n\n\n\n

\"Polarisationstechniken
Abbildung 4: Die Konfiguration des variablen Abschw\u00e4chers<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Polarisationsrotator<\/h3>\n\n\n\n

Ein Polarisationsrotator nutzt die Eigenschaften einer Lambda\/2 Platte, um die Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht zu drehen. Dabei wird das Licht durch die Lambda\/2 Platte gef\u00fchrt, wobei die Polarisation um den doppelten Winkel der Ausrichtung der Platte zur Polarisationsebene gedreht wird. Beispielsweise f\u00fchrt eine 22,5\u00b0-Ausrichtung der schnellen Achse der Lambda\/2 Platte zur Polarisationsebene zu einer Drehung der Polarisation um 45\u00b0. Diese F\u00e4higkeit, die Polarisationsebene exakt zu drehen, ist in optischen Systemen und in Experimenten n\u00fctzlich, bei denen eine pr\u00e4zise Steuerung der Lichtpolarisation entscheidend ist.<\/p>\n\n\n\n

\"Polarisationstechniken
Abbildung A \u2013 Lineares Licht in vertikaler Richtung<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"Polarisationstechniken
Abbildung B \u2013 Variable Polarisationsrotation mit einem variablen Retarder<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Variabler Strahlteiler<\/h4>\n\n\n\n

Ein variabler Strahlteiler verwendet eine Kombination aus einer Lambda\/2 Platte und einem polarisierenden Strahlteiler, um die Menge des durchgelassenen und reflektierten Lichts zu kontrollieren. Die Lambda\/2 Platte dreht die Polarisation des einfallenden Lichts, sodass es bei einer bestimmten Polarisationsebene entweder mehr Licht durch den Strahlteiler l\u00e4sst oder reflektiert. Richtet man die schnelle Achse der Lambda\/2 Platte parallel zur Eingangspolarisation aus, reflektiert sie das gesamte Licht; dreht man sie um 45\u00b0, l\u00e4sst sie das meiste Licht durch. In modernen Systemen ersetzt ein variabler Verz\u00f6gerer die Halbwellenplatte und erm\u00f6glicht so eine kontinuierliche Lichtsteuerung ohne mechanische Bewegung. Diese Konfiguration erm\u00f6glicht eine exakte Steuerung der Lichtverteilung und wird in optischen Netzwerken, Bildgebungssystemen und pr\u00e4zisen Messinstrumenten eingesetzt.<\/p>\n\n\n\n

Fazit<\/h4>\n\n\n\n

In diesem Anwendungshinweis haben wir eine grundlegende Beschreibung der Lichtpolarisation und einige der Werkzeuge zur Steuerung des Polarisationszustands von Licht gegeben. Verz\u00f6gerer und Polarisatoren<\/a> wurden in einfachen Ger\u00e4ten verwendet, die einige der \u00fcblichen Manipulationen erm\u00f6glichen, die \u00fcberall dort erforderlich sind, wo Licht gemessen wird.<\/p>\n\n\n

<\/div>\"Polarisatoren\"

Polarisatoren<\/h2>
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Sehen Sie hier alle unserer Polariatoren:<\/p>\n\n\n