POLARISEURS ET LAMES À RETARD À FILM EN POLYMÈRE

Les polariseurs sont utilisés pour l'analyse et la génération d'états de polarisation spécifiques. Voici un aperçu des types, de la composition, de la fonction et des applications des optiques de polarisation basées sur des films en polymère dichroïques. Ces optiques ont un excellent rapport coût/performance, sont disponibles en grandes tailles et constituent une alternative hautement personnalisable aux autres polariseurs optiques tels que les polariseurs à grille métallique, à nanoparticules, à couche mince ou cristallins.

FILMS POLARISANTS LINÉAIRES EN POLYMÈRE

Les films polarisants linéaires en polymère (également appelés feuilles de film polarisant) sont constitués de feuilles d'alcool polyvinylique (PVA) qui sont étirées puis teintées à l'iode au cours du processus de fabrication pour permettre la transmission de la lumière d'une seule orientation de polarisation (figure 1). Toutes les autres orientations de la lumière passant à travers le polariseur sont rejetées (ou absorbées dans le cas des polariseurs dichroïques).

Figure 1 : La lumière non polarisée est polarisée linéairement après avoir traversé un film polarisant mince.

Le film polarisant à base de PVA est laminé entre deux feuilles de triacétate de cellulose (TCA) optiquement claires pour améliorer la stabilité, protéger contre l'impact environnemental et faciliter la manipulation.

FILMS RETARDATEURS EN POLYMÈRE

En général, les lames à retard sont constituées de deux matériaux biréfringents. Ces deux matériaux ont des indices de réfraction différents dans des axes différents. Dans le cas des films retardateurs en polymère, le matériau est généralement de l'alcool polyvinylique (PVA) ou un autre polycarbonate modifié. La biréfringence du matériau est obtenue par étirement du film en polymère. Les films ne sont pas colorés et semblent donc transparents par rapport à un film polarisant linéaire seul. Les deux axes résultants sont considérés comme « rapides » (extraordinaires) et « lents » (ordinaires). Lorsque la lumière traverse la lame à retard, la partie qui se déplace le long de l'axe lent est retardée et subit un déphasage. Selon la conception de la lame à retard, ce déphasage est généralement d'un quart d'onde (λ/4), d'une demi-onde (λ/2) ou d'une onde entière (1λ).

Figure 2 : La lumière non polarisée passant à travers un polariseur linéaire et une lame quart d'onde (λ/4) devient polarisée circulairement.

Lorsque la lumière polarisée linéairement passe à travers une lame demi-onde (λ/2), elle est tournée par 90°, de sorte que la lumière polarisée verticalement devient polarisée horizontalement. Les lames à retard doivent toujours être utilisés avec de la lumière polarisée.

Tableau 1 : Tous les films retardateurs en polymère sont répertoriés avec leur retard et leur fonction et ont une longueur d'onde de conception de 560 nm.

POLARISEURS CIRCULAIRES EN POLYMÈRE

Les polariseurs circulaires en polymère (également appelés films polarisants circulaires) sont créés en combinant un film polarisant linéaire et un film retardateur quart d'onde (λ/4) dont l'axe rapide est précisément aligné sur 45°. La lumière entrante est d'abord polarisée linéairement par un polariseur linéaire avant de rencontrer un retardateur et de subir un déphasage, devenant ainsi polarisée circulairement (figure 2). En fonction de l'axe rapide, l'alignement à +45° ou -45° résultera en une polarisation de la lumière à gauche ou à droite respectivement.
Lorsque la lumière à polarisation circulaire est réfléchie sur une surface, l'orientation de la lumière est inversée, ce qui signifie que la lumière à polarisation circulaire à gauche devient polarisée circulairement à droite et vice-versa. Cela signifie que la lumière réfléchie vers le même polariseur circulaire de même orientation sera complètement bloquée (absorbée). C'est ce qu'on appelle l'isolation optique, une technique utilisée pour éliminer les réflexions sur les écrans et les affichages, ainsi que pour séparer deux canaux de lumière afin d'obtenir un effet 3D (figure 3).

Figure 3 : Une surface réfléchissante change la direction de la polarisation de la lumière et est couramment utilisée dans les techniques d'isolation optique.