No. 82 편광자 (polarizer)

안녕하세요 심플광학입니다.
자연광을 입력시켜서 편광된 빛을 만들어 내는 방법에는 어떤 것들이 있을까요?
오늘은 그 역할을 하는 편광자(Polarizer)를 공부해보겠습니다.

편광자는 무엇일까요?

편광자(Polarizer)는 들어오는 빛에서 어느 한 방향의 편광 성분 - 즉 전기장이 그 방향으로 진동하는 성분만을 통과 시키고 다른 성분은 흡수하거나 반사하여 제거하는 광학 소자입니다.


선평광과 원편광
선편광 : 전기장이 한 방향으로만 진동하는 빛
원평광 : 전기장이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 빛

일반적으로 우리가 말하는 편광자는
비편광광에서 선편광을 만들어내는 선편광자 입니다.

편광 두 성분을 분리하여 하나는 버리고 다른 하나는 통과시키는 장치가
선평광자입니다.
출력 형태에 따라서 원평광자, 타원평광자도 있어요.
효율을 낮게 만들면 부분편광자가 됩니다.

편광자의 물리적 원리
편광자들은 다양한 형태가 있으나, 이들의 기본적인 물리 메커니즘은
이색성, 반사, 산란, 겹꺽임 또는 이중 굴절을 이용해요.
이들이 모두 공동으로 갖고 있는 중요한 성질은 이 편광 과정과 결부된 편광자의 비대칭성이 있어야 해요.

이색성 : 서로 직교하는 입사공석의 두 편광 성분들 중 하나를 흡수하는 성질을 의미
이색성 결정은 광축(optical axis)가 존재하는데
광축에 수직한 전기장 성분은 강하게 흡수되고
관축에 평행한 성분은 통과됩니다.
결과적으로 선평광된 빛이 출력됩니다.

와이어 그리드(철사격자) 편광자
아주 가는 금속선이 주기적으로 배열된 구조입니다.
철사줄에 평행한 전기장 성분은 전자 이동이 발생하여 흡수되거나 반사됩니다.
철사줄에 수직한 전기장 성분은 통과합니다.

프리즘형 편광자 : 복굴절을 발생시키는 소자로 만들어집니다.
그외에, 반사형 편광자, 광학 코팅 편광 분리 프리즘, 폴리머 기반 편광자 등이 있어요.

자 이제 누가 편광자에 대해 물어보면
"편광자는 자연광에서 한 방향의 편광만 골라내는 장치야"라고 대답하면 됩니다.

심플하죠?

A polarizer is a device that selects only one polarization direction from unpolarized light.