전자기파의 편광
전자기파의 편광은 파동이 공간을 통해 전파될 때 전기장(E-장)의 방향을 설명하는 특성입니다. 레이더, 안테나, 광통신 시스템 등 다양한 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. 편광에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.
선형 편광
선형 편광파에서는 전기장이 하나의 평면에서 진동하며, 이 평면은 파동의 전파 방향에 수직입니다. 선형 편광은 지면에 대한 전기장의 방향에 따라 수직 또는 수평일 수 있으며, 0도에서 180도 사이의 각도로도 설정할 수 있습니다.
원형 편광
원형 편광파에서는 전기장이 파동이 전파됨에 따라 원을 그리며 회전합니다. 이 때, 진폭은 일정하게 유지됩니다. 원형 편광은 전기장 벡터의 회전 방향에 따라 오른손 원형 편광(RHCP) 또는 왼손 원형 편광(LHCP)으로 분류됩니다.
타원형 편광
타원형 편광은 선형 및 원형 편광을 모두 포괄하는 보다 일반적인 형태의 편광입니다. 타원형 편광파에서는 전기장이 타원을 그리며 파동이 전파됩니다. 타원의 형태와 방향은 파동의 직교 전기장 구성 요소들의 상대적 위상과 진폭에 따라 달라집니다.
편광은 전자기파가 다양한 재료와 상호작용하고 환경을 통해 전파됨에 따라 변할 수 있으며, 안테나와 통신 시스템 설계에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 편광된 안테나는 특정 편광을 수신하거나 전송하여 간섭을 줄이고 신호 강도를 극대화하는 데 사용됩니다.
전자기파 편광 방법
전자기파의 편광을 조작하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 응용 분야와 주파수 범위에 따라 다릅니다.
와이어 그리드 편광기
이 편광기는 서로 가까이 배치된 일련의 평행 전도성 와이어로 구성됩니다. 전자기파가 와이어 그리드를 만나면 와이어와 평행한 전기장 성분은 전류를 유도하여 에너지가 흡수되거나 반사됩니다. 와이어에 수직인 전기장 성분은 최소한의 감쇠로 통과하여 선형 편광파가 됩니다.
유전체 편광기
유전체 편광기는 특정 재료의 이중굴절 특성을 이용합니다. 이중굴절 재료는 다른 편광에 대해 서로 다른 굴절률을 가집니다. 비편광파가 유전체 재료에 들어가면 두 직교 편광은 서로 다른 속도로 이동하여 위상 차이가 발생합니다. 재료의 두께를 선택함으로써 한 편광은 투과되고 다른 하나는 반사되어 선형 편광이 됩니다.
편광 빔 분할기
이 광학 장치는 들어오는 비편광 빔을 두 개의 직교 선형 편광 빔으로 분할합니다. 일반적으로 사용되는 편광 빔 분할기에는 큐브 빔 분할기와 울라스톤 프리즘 등이 있습니다.
편광 필터
편광 필터는 하나의 편광을 흡수하고 직교 편광을 투과시킵니다. 가장 일반적인 유형의 시트 편광기는 특정한 편광만을 선택적으로 흡수하는 늘어난 중합체로 만들어집니다.
편광 변환기
이 장치들은 한 편광 상태를 다른 상태로 변환합니다. 일반적인 편광 변환기에는 사분파 플레이트와 반파 플레이트가 포함됩니다. 이들은 이중굴절 재료로 만들어지며, 직교 편광 사이에 특정 위상 변화를 일으켜 원하는 편광 상태를 생성합니다.
안테나 디자인
라디오 주파수(RF) 영역에서 전자기파의 편광은 송수신 안테나의 설계에 의해 제어됩니다. 안테나 요소 및 그 방향은 전송되거나 수신되는 신호의 편광을 정의합니다. 예를 들어, 수직으로 배향된 다이폴 안테나는 수직 편광파를 전송하며, 나선형 안테나는 원형 편광파를 생성할 수 있습니다.
