Viertelwellplatten

Viertelwellplatten sind optische Retarder aus birefringentem Material, die eine Phasenverschiebung von λ/4 zwischen den orthogonalen Polarisationskomponenten des Lichts einführen. Sie bestehen aus einem Material mit zwei verschieden orientierten Brechungsindizes (n_e und n_o) und sind so gestaltet, dass der optische Pfadunterschied Δ = (n_e − n_o)·d dem Licht bei einer bestimmten Wellenlänge λ um π/2 verschafft.

Funktionsprinzip: Licht, das linear polarisiert ist und dessen E-Feld in den schnellen bzw. langsamen Achsen der Platte zerlegt wird, erfährt eine Phasenverschiebung von π/2 zwischen diesen Komponenten. Entsprechend der Ausrichtung der Eingangspolarisation kann eine Viertelwellplatte Linearpolarisation in Kreis- oder elliptische Polarisation umwandeln oder die Polarisation entsprechend drehen, wenn sie in Kombination mit Polarisatoren verwendet wird. Die Dicke d der Platte wird so gewählt, dass δ = 2π[(n_e − n_o) d]/λ = π/2 erfüllt ist.

Eigenschaften: Die Wirkung einer Viertelwellplatte ist wellenlängenspezifisch; Abweichungen von der Zielwellenlänge führen zu einer Veränderung der Retarder-Qualität. Für breitere Spektren werden oft achromatische Viertelwellplatten eingesetzt, die aus zwei oder mehr Schichten unterschiedlicher Materialien bestehen, um die Dispersion zu kompensieren.

Materialien und Bauformen: Häufig verwendete Materialien sind quartz (Kristallquarz), Calcit oder andere anisotrope Kristalle; auch Polymerfilme kommen zum Einsatz. Platten können mit Antireflexbeschichtungen versehen sein, um Reflexionen zu minimieren.

Anwendungen: Viertelwellplatten finden sich in Laboren, Mikroskopie, Lasernotapes, Spektroskopie, Ellipsometrie und Telekommunikation, wo die Kontrolle oder Umwandlung von Polarisationszuständen erforderlich ist. Varianten umfassen achromatische Quartellplatten sowie modulare Systeme zur Feinabstimmung des Polarisationszustands.