Réflecteur à couche mince absorbante (ATFR)

Comme la quasi-totalité des détecteurs présentent une sensibilité à la polarisation, un dépolarisateur doit être placé en amont du détecteur afin de s'affranchir de la dépendance à la polarisation du rayonnement incident et ainsi améliorer la précision. Le principe de la dépolarisation consiste à convertir une lumière initialement polarisée dans une direction spécifique en un état mixte présentant diverses directions de polarisation aléatoires, éliminant ainsi les caractéristiques de polarisation. Il existe trois méthodes pour réaliser la dépolarisation : en modifiant l'état de polarisation de la lumière en fonction du temps, de l'espace ou de la longueur d'onde. Un dépolarisateur à cristal biréfringent exploite sa propriété de division de faisceau pour perturber complètement l'alignement ordonné de la lumière polarisée dans l'espace, réalisant ainsi la dépolarisation – c'est-à-dire la conversion de la lumière polarisée en lumière non polarisée. Plutôt que d'« éliminer » la polarisation, il la « neutralise ». Le principe de base est simple : il divise la lumière polarisée initialement unidirectionnelle en une multitude de faisceaux d'orientations différentes, qui sont ensuite mélangés, produisant une lumière qui semble n'avoir aucune direction fixe. 1、 dépolarisateur de lumière multicolore Le dépolarisateur de Lyot est un dépolarisateur polychromatique (lumière blanche) typique, disponible en versions à une ou deux plaques. Le dépolarisateur polychromatique à une plaque offre des performances de dépolarisation optimales lorsque le plan de vibration de la lumière polarisée incidente forme un angle de 45° avec l'axe optique. L'efficacité du dépolarisateur à deux plaques est indépendante du plan de polarisation de la lumière incidente, ce qui le rend plus pratique ; sa structure est illustrée sur la figure 1. Ce dépolarisateur est constitué de deux cristaux biréfringents dont le rapport d'épaisseur est de 2:1 et dont les axes optiques sont orientés à 45° l'un par rapport à l'autre. L'ensemble est fabriqué par collage ou encapsulation des deux plaques de cristal à l'aide d'un adhésif optique. Son principe de fonctionnement repose sur le fait que la lumière incidente de différentes longueurs d'onde subit des déphasages distincts après avoir traversé les éléments biréfringents, ce qui produit une lumière polarisée elliptiquement avec une ellipticité variable. Le faisceau de sortie final est une combinaison aléatoire de polarisations d'ellipticités différentes, assurant ainsi la dépolarisation.     Figure 1 Dépolarisateur de Lyot   Le dépolarisateur de Lyot présente une excellente compatibilité, lui permettant de fonctionner avec diverses sources lumineuses et démontrant une grande utilité pratique dans des applications telles que les gyroscopes et la détection optique. Cependant, ce dépolarisateur présente certaines limitations : il n’est efficace que pour un large spectre de lumière incidente et ses performances de dépolarisation sont sous-optimales pour la lumière monochromatique. L’efficacité de dépolarisation du dépolarisateur de Lyot dépend de la longueur d’onde de fonctionnement, du matériau, de l’angle de l’axe optique et de l’angle du prisme.   2. Dépolarisateur de lumière monochromatique   Comparativement aux dépolarisateurs de lumière multicolore, les dépolarisateurs de lumière monochromatique présentent un champ d'application plus étendu, car ils dépolarisent généralement aussi bien la lumière multicolore. Une simple lame quart d'onde peut servir de pseudo-dépolarisateur. Pour la lumière monochromatique quasi-plane polarisée, lorsqu'elle est utilisée uniquement pour la mesure d'intensité, ses performances sont tout à fait satisfaisantes ; elle atténue efficacement les erreurs dues à la sensibilité à la polarisation des photodétecteurs, garantissant ainsi la fiabilité des résultats. Le type de dépolarisateur de lumière monochromatique le plus courant est le dépolarisateur en forme de coin, illustré sur la figure 2. Figure 2 Un dépolarisateur optique unique de type coin Lorsque la lumière incidente traverse le dépolarisateur, elle se divise en lumière O et lumière E. Du fait de leurs vitesses de propagation différentes dans le cristal, les deux faisceaux présentent des différences de phase distinctes à divers points de sortie. La phase varie en fonction de l'épaisseur du cristal. La lumière émise subit des transitions périodiques entre les états de polarisation linéaire, elliptique et circulaire, comme illustré sur la figure 3. La principale différence entre la lumière sortant du dépolarisateur et la lumière naturelle réside dans leurs états de polarisation : la première conserve un état de polarisation constant à chaque point de sortie, tandis que la seconde présente des états de polarisation aléatoires selon la position. Figure 3 : Trajectoire de l'état de polarisation de la lumière émise en fonction de la position Les inconvénients de ce dépolarisateur sont tout aussi évidents. Premièrement, l'angle du coin optique doit être suffisamment faible ; sinon, il provoque une divergence et une déviation du faisceau. En fonctionnement, la distance entre le dispositif de dépolarisation et le dispositif de réception ne doit pas être excessive, car cela nuit aux performances. Deuxièmement, une dépolarisation efficace de la lumière polarisée linéairement n'est possible que lorsque la lumière incidente est perpendiculaire et que son plan de polarisation forme un angle de 45 degrés avec l'axe optique du dépolarisateur. Ces limitations mettent en évidence les faiblesses des dispositifs de dépolarisation dans les structures unitaires. Les différences structurelles entre les dépolarisateurs polychromatiques et monochromatiques correspondent à des variables distinctes dans la formule de calcul du déphasage. Le déphasage δ est calculé à l'aide de la formule suivante : Ici, λ représente la longueur d'onde de la lumière incidente, n₀ l'indice de réfraction de la lumière o, nₐ l'indice de réfraction de la lumière e et d l'épaisseur du cristal biréfringent. Le dépolarisateur de lumière polychromatique est constitué d'une structure à plaques parallèles d'épaisseur constante d. La lumière polychromatique contenant des longueurs d'onde appartenant à différentes bandes spectrales, leurs longueurs d'onde (λ₁, λ₂, ..., λₙ) varient, induisant des différences de phase distinctes. En revanche, le dépolarisateur de lumière monochromatique, conçu pour une lumière incidente monochromatique, utilise des matériaux biréfringents d'épaisseurs variables (d₁, d₂, ..., dₙ), garantissant ainsi que les composantes polarisées o et e à différentes positions sur la surface de sortie présentent des différences de phase distinctes, permettant la fabrication de structures en forme de coin.   3. Détecteur d'arrondi circulaire Lors de l'étude des phénomènes de biréfringence circulaire ou de dichroïsme, il est souvent nécessaire de dépolariser la lumière polarisée circulairement. La méthode la plus directe consiste d'abord à convertir cette lumière en lumière polarisée linéairement à l'aide d'une lame quart d'onde, puis à dépolariser la lumière monochromatique ainsi obtenue.