Polarisation von Laserstrahlung

In den meisten Fällen ist das vom Laser emittierte Licht polarisiert. Normalerweise ist es linear polarisiert, das heißt, das elektrische Feld schwingt in einer bestimmten Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls. Einige Laser (z. B. Faserlaser) erzeugen kein linear polarisiertes Licht, sondern andere stabile Polarisationszustände, die mithilfe einer geeigneten Kombination von Wellenplatten in linear polarisiertes Licht umgewandelt werden können. Bei breitbandiger Strahlung und wenn der Polarisationszustand wellenlängenabhängig ist, kann die obige Methode nicht angewendet werden.

Abbildung 1: Laserstrahlung mit unterschiedlichen Polarisationszuständen, wobei sich mehrere Pulse von links nach rechts ausbreiten.

In einigen Sonderfällen können radial polarisierte Strahlen erzeugt werden, dh die Polarisationsrichtung im Strahlquerschnitt ist radial. Im Allgemeinen wird radial polarisierte Strahlung erhalten, indem man Licht zunächst durch einige optische Elemente polarisiert, oder sie kann direkt von einem Laser erhalten werden. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass Depolarisationsverluste vermieden werden können und sie auf Festkörper-Volumenlaser angewendet werden kann.
In vielen Anwendungen wird polarisierte Laserstrahlung benötigt. Z.B:
Nichtlineare Frequenzumwandlung, bei der die Phasenanpassung nur in einer Polarisationsrichtung erfüllt werden kann
Zur Polarisationskopplung werden zwei Laserstrahlen benötigt (siehe Polarisationsstrahlkombination)
Verarbeitung von Laserstrahlen in polarisationsabhängigen Geräten wie Interferometern, optischen Halbleiterverstärkern und optischen Modulatoren
Es gibt auch einige Laser (viele Faserlaser), die Licht aussenden, das nicht polarisiert ist. Dies bedeutet nicht, dass der Ausgang des Lasers unpolarisiertes Licht ist. Die Leistungen der beiden Polarisationskomponenten sind zu jedem Zeitpunkt gleich und die Amplituden der beiden sind völlig unabhängig. Nur ist der Polarisationszustand sehr instabil, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen oder Wechseln zwischen verschiedenen Richtungen. Um vollständig unpolarisiertes Licht zu erhalten, sind einige Depolarisationsoptiken erforderlich.
Der Polarisationsgrad linear polarisierten Lichts wird durch das Polarisation Extinction Ratio (PER) charakterisiert, das als Verhältnis der Leistung in den beiden Polarisationsrichtungen in Dezibel definiert ist. Das Extinktionsverhältnis des Polarisators muss größer sein als das des Laserstrahls.