Qu’est-ce qu’une plaque de longueur d’onde ?
Une plaque de longueur d’onde est un élément optique qui fait pivoter le plan de polarisation de la lumière entrante pour produire une lumière de polarisation différente.
Deux types de plaques de longueur d’onde sont couramment utilisés : les plaques demi-onde et les plaques quart d’onde. Les plaques demi-onde déphasent la lumière de λ/2 et font tourner le plan de polarisation lorsque la longueur d’onde de la lumière est λ (lire : lambda). Dans ce cas, la lumière sortante reste polarisée linéairement.
En décalant la phase de λ/4, une plaque de longueur d’onde peut convertir la lumière polarisée linéairement en lumière polarisée circulairement. Inversement, la polarisation circulaire peut également être convertie en polarisation linéaire.
Utilisations des plaques de longueur d’onde
Les plaques de longueur d’onde sont fréquemment utilisées dans les situations où l’on manipule des équipements optiques, qu’il s’agisse d’utilisations académiques ou industrielles. En particulier, lors de l’utilisation d’équipements laser, les plaques d’ondes sont utiles pour changer la direction de la polarisation du laser et ajuster l’intensité de la lumière.
Par exemple, dans les lasers de traitement, les plaques de longueur d’onde sont utilisées pour convertir la polarisation linéaire en polarisation circulaire. Elle est appliquée pour couper des matériaux uniformes. Dans les domaines académiques, le plan de polarisation du laser peut également être ajusté à l’aide d’une plaque de longueur d’onde ou similaire, afin d’obtenir une compréhension plus détaillée de la dynamique de vibration et de dissociation des molécules. Le contrôle de la direction de polarisation est important car les excitations électroniques et vibrationnelles des molécules sont influencées par un champ électrique dans une direction spécifique.
Inversement, si l’excitation dans une direction particulière n’est pas souhaitée, une plaque de longueur d’onde est utilisée pour convertir la lumière en polarisation circulaire. Les plaques de longueur d’onde peuvent également être utilisées dans des dispositifs permettant de contrôler arbitrairement la division du laser : comme l’angle de polarisation linéaire peut être modifié avec une plaque demi-onde, il est possible de la combiner avec un séparateur de faisceaux qui divise la lumière en fonction de la polarisation pour créer un dispositif qui permet de contrôler l’intensité des faisceaux séparés comme on le souhaite.
Dans ce cas, la polarisation des deux faisceaux séparés est à angle droit. Pour contrôler à nouveau la polarisation, l’angle de polarisation doit être modifié à nouveau à l’aide de deux miroirs ou l’angle de polarisation doit être modifié à nouveau à l’aide d’une plaque de longueur d’onde.
Principe des plaques de longueur d’onde
Les plaques de longueur d’onde ont un indice de réfraction anisotrope : la vitesse de déplacement diffère en fonction de la direction de la polarisation, créant ainsi une différence de phase. Cela permet de changer le plan de polarisation de la lumière polarisée linéairement qui a traversé plaque de longueur d’onde, ou de la convertir en lumière polarisée circulairement. La lumière polarisée est une lumière dans laquelle la direction d’oscillation du champ électrique ou magnétique est alignée sur une direction constante. Dans la lumière naturelle, comme celle du soleil, la direction de l’oscillation est aléatoire et non polarisée. Dans la lumière générée artificiellement, comme celle des lasers, il est possible de polariser la lumière.
Les plaques de longueur d’onde sont des matériaux dont l’indice de réfraction varie en fonction de la direction de la polarisation (matériaux biréfringents), comme le quartz. En général, plus l’indice de réfraction de la lumière traversant un milieu est élevé, plus la vitesse de la lumière est faible. Par conséquent, la lumière voyageant dans la direction d’un faible indice de réfraction (l’axe de phase progressif) se propage à travers le matériau plus rapidement, tandis que la lumière voyageant dans la direction d’un indice de réfraction élevé (l’axe de phase lent) est plus lente.
Ces propriétés peuvent être utilisées pour créer un déphasage entre les composantes de la polarisation. Si de la lumière incidente à un certain angle par rapport à l’axe d’avance de phase pénètre dans une plaque de longueur d’onde, les composantes de la lumière (vecteurs) sont décomposées dans la direction de l’axe d’avance de phase et dans la direction de l’axe de phase lente. Cela entraîne un déphasage de la lumière. Il en résulte une rotation du plan de polarisation de la lumière sortante.
Autres informations sur les plaques de longueur d’onde
Plaques de longueur d’onde
Les plaques de longueur d’onde sont généralement utilisées dans des supports dont l’angle de rotation est connu. L’angle de la plaque de longueur d’onde et l’angle de polarisation du faisceau laser déterminent l’angle de polarisation du laser après son passage. Le support rotatif est utile parce qu’il permet de régler le faisceau laser à l’angle de polarisation souhaité après son passage.
L’angle de polarisation après le passage peut être calculé à partir de l’angle de la plaque de longueur d’onde et de l’angle de polarisation du laser. Pour le vérifier réellement, la lumière après le passage est passée à travers un polariseur et l’intensité de la lumière est observée. À ce stade, il est également possible de vérifier la lumière en la diffusant sur du papier. Il faut faire attention car, dans le cas des lasers à haute intensité, le papier peut brûler ou la lumière fortement diffusée peut endommager les yeux, même si l’on utilise des lunettes de protection contre la lumière.
Pour une méthode plus sûre et plus quantitative, nous recommandons d’utiliser un wattmètre ou un appareil similaire pour vérifier que l’intensité est maximale à un angle donné.