Zirkularpolarisation

Eine elektromagnetische Welle ist zirkular polarisiert, wenn der elektrische Feldvektor an jedem Punkt im Raum als Funktion der Zeit einen Kreis beschreibt. Eine zirkular polarisierte Welle lässt sich als eine Überlagerung zweier senkrecht aufeinander stehender, linear polarisierter Wellen mit gleichem Wellenvektor und gleicher Amplitude sowie einem Phasenversatz von 90 Grad darstellen.

Je nachdem, ob sich der elektrische Feldvektor im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn dreht, bezeichnet man das zirkular polarisierte Licht als links- oder als rechtszirkular. Dabei zeigt der Daumen in Flugrichtung der Welle, und die Drehrichtung der Finger zeigt die Drehrichtung des elektrischen Feldvektors an. Im Englischen spricht man von Right Hand Circular Polarisation (RHCP) oder von Left Hand Circular Polarisation (LHCP).

Erzeugung

Funktionsweise eines λ/4-Plättchens, Details sind in der hohen Auflösung erläutert

Bei Licht kann man eine zirkular polarisierte Welle erzeugen durch Beleuchtung eines λ/4-Plättchens mit einer linear polarisierten Welle, so dass dessen schnelle Achse mit der Polarisation des einfallenden Strahls einen Winkel von 45° einschließt.

Je nachdem, wie die lineare Polarisationsrichtung der einfallenden Welle relativ zur Achse des λ/4-Plättchens liegt, ergibt sich eine links- oder rechtszirkular polarisierte Welle. Wenn die einfallende Welle nicht mit exakt 45° Winkellage in das Plättchen eintritt, ergeben sich je nach Winkel wieder linear polarisierte Wellen oder dazwischen elliptisch polarisiertes Licht.

Ferner können in der Funktechnik zirkular polarisierte Wellen auch durch geeignete Antennen erzeugt werden. Das hat zum Beispiel bei Funkverbindungen mit Satelliten Vorteile gegenüber der horizontalen oder vertikalen Polarisation; die Schwankungen der Signalstärke sind geringer.

Beim Rundfunk wird die Zirkularpolarisation nur in Sonderfällen angewandt, wenn zum Beispiel Mittelwellensender eine Steilstrahlantenne verwenden. Für das Ergebnis spielt die Wahl des Drehsinns eine entscheidende Rolle.

Nachweis

Der optische Nachweis von zirkularpolarisiertem Licht ist durch eine Kombination aus λ/4-Plättchen und nachgeschaltetem Linearpolarisator möglich: Bei einer Polarisatorstellung von +45 Grad oder −45 Grad bezüglich der optischen Achse des λ/4-Plättchens tritt völlige Auslöschung auf.