vicino
Scegli il tuo sito
Globale
Mezzi sociali
A differenza dei divisori di fascio non polarizzati (che dividono la luce in base all'intensità), il PBS polarizzante sfrutta la geometria dell'angolo di Brewster (dove l'angolo di incidenza è uguale all'angolo di Brewster, θB) per ottenere un'eccezionale discriminazione di polarizzazione: a θB, la luce polarizzata P viene trasmessa con una riflessione minima, mentre la luce polarizzata S viene fortemente riflessa. Ad esempio, a 1064 nm (una lunghezza d'onda laser comune), questi dispositivi trasmettono tipicamente luce polarizzata P (trasmissione >95%) mentre riflettono luce polarizzata S (riflessione >99%) . I progetti più recenti incorporano rivestimenti avanzati a film sottile (ad esempio rivestimenti dielettrici) depositati utilizzando lo sputtering a fascio ionico, un processo che garantisce l'uniformità del rivestimento (variazione di spessore <1%) e massimizza la resistenza ai danni laser, rendendoli adatti per laser CW e pulsati ad alta potenza.
Rapporto di estinzione ad alta polarizzazione : raggiunge un rapporto di estinzione >1000:1 (il rapporto tra la polarizzazione desiderata e quella indesiderata) alla lunghezza d'onda di progetto (standard 1064 nm). Ciò significa che per ogni 1000 unità di luce polarizzata P trasmessa, viene trasmessa meno di 1 unità di luce polarizzata S, fondamentale per applicazioni come la crittografia quantistica, dove la purezza della polarizzazione garantisce una trasmissione sicura dei dati.
Resistenza superiore ai danni laser : testato per resistere a intensità laser estreme, con modelli con rivestimento dielettrico che gestiscono 2 J/cm² a 355 nm (impulsi di 10 ns, frequenza di ripetizione di 20 Hz) e 100 W/cm² Potenza CW a 1064 nm. Questa resistenza si ottiene attraverso materiali di rivestimento di elevata purezza (ad esempio SiO₂, TiO₂) e la pulizia del substrato (pulizia a ultrasuoni in soluzioni alcaline per rimuovere i contaminanti) prima della deposizione.
Prestazioni a banda larga : le strategie di progettazione del passaggio a onda lunga (LWP) consentono il funzionamento su intervalli di lunghezze d'onda estesi oltre l'obiettivo di progettazione primario. Ad esempio, un PBS progettato per 1064 nm può funzionare efficacemente anche a 980 nm (NIR) e 1310 nm (lunghezza d'onda delle telecomunicazioni) con una riduzione del rapporto di estinzione solo del 5-10%. I rivestimenti AR a banda larga sulle superfici di ingresso/uscita estendono ulteriormente l'usabilità tra 400 e 1700 nm.
Fabbricazione dell'angolo di precisione : prodotto con un angolo di incidenza di 56,4° (l'angolo Brewster per il vetro N-BK7 a 1064 nm) con tolleranza di ±0,1°: questa stretta tolleranza garantisce che la separazione della polarizzazione rimanga coerente attraverso l'apertura del fascio. Anche l'angolo di cuneo del divisore del raggio (tipicamente 33,6° per un'incidenza di 56,4°) è lavorato a ±0,05° per impedire la deviazione del raggio (spostamento laterale del raggio trasmesso).
Combinazione durevole di substrato e rivestimento : disponibile in due substrati principali: silice fusa UV (ideale per applicazioni UV-NIR, 190-2500 nm) e N-BK7 (economico per NIR visibile, 400-2000 nm). Entrambi i substrati sono accoppiati con rivestimenti dielettrici che hanno un'elevata forza di adesione (>5 N/mm², testata tramite rimozione del nastro) e resistenza ai fattori ambientali (ad esempio, 95% di umidità relativa, intervallo di temperature da -40°C a +80°C).
Sistemi laser ad alta potenza : consentono la suddivisione e la combinazione del raggio nei laser industriali (ad esempio, laser a fibra da 1 kW per il taglio dei metalli) e laser di ricerca (ad esempio, laser Ti:zaffiro ultraveloci per la spettroscopia). Nel taglio laser, PBS divide un singolo raggio ad alta potenza in due raggi a potenza inferiore, consentendo il taglio simultaneo di due pezzi, raddoppiando l’efficienza produttiva.
Ottica quantistica : essenziale per la manipolazione e il rilevamento dello stato quantistico basato sulla polarizzazione in sistemi come la distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD) e l'informatica quantistica. In QKD, PBS separa coppie di fotoni intrecciati (ciascuna con polarizzazioni ortogonali) per consentire la generazione di chiavi di crittografia sicure: rapporti di estinzione > 1000: 1 assicurano che gli stati quantistici rimangano incorrotti.
Metrologia : fornire sorgenti di luce polarizzata per l'ellissometria (misurazione dello spessore del film sottile e dell'indice di rifrazione) e polarimetria (caratterizzazione dei materiali ottici). Nella produzione di semiconduttori, gli ellissometri utilizzano PBS per analizzare lo stato di polarizzazione della luce riflessa dalle superfici dei wafer, consentendo la misurazione dello spessore dello strato di ossido con una precisione di ±0,1 nm.
Fibra ottica : interfaccia tra sistemi ottici nello spazio libero e reti in fibra ottica, dove il controllo della polarizzazione è fondamentale per l'integrità del segnale. Ad esempio, nei sistemi di telecomunicazioni che operano a 1310 nm o 1550 nm, PBS allinea la polarizzazione dei laser nello spazio libero con gli assi di polarizzazione della fibra, riducendo la perdita di segnale (perdita di inserzione <0,5 dB).
Sistemi di imaging : migliorano il contrasto nelle applicazioni di imaging sensibili alla polarizzazione, come l'imaging biomedico (rilevamento di tessuti cancerosi) e il telerilevamento (identificazione di fuoriuscite di petrolio). Nell'imaging biomedico, la PBS separa la luce polarizzata riflessa dal tessuto sano da quello canceroso: il tessuto canceroso ha una firma di polarizzazione diversa, che lo rende distinguibile anche nelle fasi iniziali.
Tre fattori chiave influenzano il LIDT: materiali di rivestimento, processo di deposizione e preparazione del substrato. I materiali di rivestimento con elevata energia di bandgap (ad esempio, SiO₂, bandgap ~9 eV) sono più resistenti alla rottura indotta dal laser rispetto ai materiali a basso bandgap. Il processo di deposizione sputtering con fascio ionico (rispetto all'evaporazione termica) produce rivestimenti più densi con meno difetti, aumentando il LIDT del 30-50%. La preparazione del substrato, compresa la pulizia a ultrasuoni e l'incisione al plasma per rimuovere i contaminanti superficiali, riduce i siti di assorbimento che possono provocare danni. Per le applicazioni ad alta potenza, scegliere PBS con specifiche 'LIDT elevato' ed evitare di operare vicino alla densità di potenza massima (declassare del 20-30%).
Sì, ma specifica i modelli con classificazione ai femtosecondi, poiché i rivestimenti standard possono presentare caratteristiche di danno diverse sotto impulsi brevi (fs vs. ns). Il PBS a femtosecondi utilizza rivestimenti dielettrici più spessi (10-20 strati contro 5-10 dello standard) per distribuire l'energia degli impulsi in modo più uniforme, riducendo i campi elettrici di picco nel rivestimento. Questi modelli gestiscono tipicamente ampiezze di impulso fino a 10 fs e densità di potenza di picco fino a 10⊃1;⊃2; W/cm² (per impulsi da 100 fs a 800 nm). Confermare sempre il LIDT per l'ampiezza dell'impulso e la lunghezza d'onda specifiche: fs LIDT è spesso inferiore a ns LIDT per lo stesso rivestimento.
I modelli standard funzionano in modo affidabile da -20°C a +70°C , con variazioni minime nel rapporto di estinzione (variazione <5%) e nella trasmissione (variazione <2%) all'interno di questo intervallo. A temperature oltre questo intervallo, l'espansione/contrazione del substrato può alterare l'angolo di incidenza, riducendo il rapporto di estinzione; ad esempio, a +100°C, l'espansione termica di N-BK7 (7,1 × 10⁻⁶ /°C) può spostare l'angolo di incidenza di 0,2°, abbassando il rapporto di estinzione a 500:1. Per applicazioni a temperature estreme (ad esempio, aerospaziale), le versioni ad alta stabilità utilizzano substrati di silice fusa (espansione termica inferiore: 0,55 × 10⁻⁶ /°C) e legami di rivestimento flessibili, estendendo l'intervallo da -40°C a +100°C.
