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用于產(chǎn)生渦流的可變螺旋板 (VSP)

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用于產(chǎn)生渦流的可變螺旋板 (VSP)



線性入口可轉(zhuǎn)換為各種偏振分布


圓偏振平面波轉(zhuǎn)化為螺旋波


具有 2 拓?fù)潆姾傻穆菪鍍?nèi)液晶的排列

可變螺旋板 (VSP) 是一種無源液晶光學(xué)元件,能夠?qū)⒑?jiǎn)單的激光束修改為渦旋光束、具有軌道動(dòng)量 (L=1 或 L=2) 的徑向偏振光束。 VSP 是一種全透明的光學(xué)元件,沒有散射或衍射光損失(除了材料的吸收損失)。 通過將 VSP 放置在激光束的光路中,可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)從均勻線性偏振光束到例如徑向、方位角(或檸檬形、螺旋形或星形分布)的轉(zhuǎn)換。 不同的輸出偏振模式可以通過簡(jiǎn)單地改變施加在 VSP 的 Q 板上的偏置來獲得。

? 能夠通過簡(jiǎn)單地改變偏置或輸入偏振來生成許多不同的圓對(duì)稱和連續(xù)偏振分布

? 一種元素適用于 400 到 1500nm 的所有波長(zhǎng)

? 適用于所有類型的激光和飛秒脈沖激光

? 能夠產(chǎn)生軌道動(dòng)量和螺旋光束

? 能夠產(chǎn)生徑向和方位角偏振分布

? 無損耗、無散射、無衍射、無分段

軌道動(dòng)量或螺旋波前生成-螺旋相位板 (SPP)

VSP 的一個(gè)有趣應(yīng)用是將具有圓形(左或右)偏振的平面波前轉(zhuǎn)換為具有光學(xué)渦旋的光束(光束中心具有未定義的相位)。 這種光束攜帶軌道動(dòng)量 (OAM) 并具有螺旋波前,如下圖所示。 Q 板的延遲由交流偏置控制,可以調(diào)整為 50-1500nm 之間的任何所需值。 作為附加功能,只需更改 q 板上的偏置,就可以打開和關(guān)閉軌道動(dòng)量(在 100 毫秒內(nèi))。 注意

徑向和方位角偏振

作為 ARCoptix 徑向偏振轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品(鏈路),VSP(拓?fù)?q = 0.5)能夠?qū)⒕€性輸入偏振轉(zhuǎn)換為徑向或方位角偏振(取決于輸入偏振)。 通過簡(jiǎn)單地調(diào)整施加在 VSP 上的交流電壓 (0-5V),相同的 Q 板可以適應(yīng)任何波長(zhǎng)。

螺旋相位

可變螺旋板可以從具有螺旋相位的簡(jiǎn)單高斯光束產(chǎn)生。 為了證明這一點(diǎn),我們創(chuàng)建了一個(gè)**的 Mac-Zehnder 干涉儀裝置,與 CDD 相機(jī)耦合,以記錄干涉儀輸出端的干涉圖樣。 通過傾斜干涉儀的兩束光束,我們獲得規(guī)則的干涉條紋(如圖所示),并通過引入螺旋板(具有半波延遲),我們獲得相位錯(cuò)位(干草叉全息圖)。 同樣,如果將 VSP 延遲調(diào)整(通過電偏置)到全波延遲,位錯(cuò)就會(huì)消失,如下圖所示。


VSP 關(guān)閉-無錯(cuò)位


VSP 開關(guān)位錯(cuò)顯示螺旋相位


正交偏振器之間的 Q=0,5 (OM=1) 徑向偏振


正交偏光片之間的 Q=1 (OM=2)

請(qǐng)注意,螺旋板類似于我們的徑向偏振轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品。該產(chǎn)品的主要區(qū)別在于,使用螺旋板,可以獲得螺旋或徑向偏振,而使用偏振轉(zhuǎn)換器,則始終同時(shí)獲得徑向偏振和螺旋相位。下表總結(jié)了螺旋板和 ARCoptix 偏振轉(zhuǎn)換器之間的差異。

通過查看表中的比較,顯然 VSP 與偏振轉(zhuǎn)換器相比具有許多優(yōu)勢(shì)。此外,VSP在光圈中間沒有PI相位階躍,這使得設(shè)備調(diào)整更簡(jiǎn)單,光束質(zhì)量會(huì)更好。還需要注意的是,Polarization 是一種經(jīng)過驗(yàn)證的設(shè)備,已被許多科學(xué)家全滿意地使用。 VSP 是一個(gè)新產(chǎn)品,暫時(shí)沒有參考。請(qǐng)注意,為了獲得優(yōu)良質(zhì)量,建議使用直徑至少為 5 毫米的光束尺寸。由于單元中心的基本 LC 制造限制,使用低于 2-3 毫米的光束尺寸獲得的結(jié)果可能會(huì)受到不完善的影響。

特征

偏振轉(zhuǎn)換器

可變螺旋板

技術(shù)

LC 向列與摩擦的對(duì)齊

排列 LC 向列與聚合物排列的聚合物。 紫外線燈

拓?fù)浜?/span>

不相干

Q=+/- 0.5 標(biāo)準(zhǔn)

Q=1 按需

最小光束尺寸

2 毫米

5 毫米

軌道動(dòng)量

OM= +/- 1

OM= +/- 1 按需 +/- 2

波長(zhǎng)范圍

400-1700nm

400-1700nm

寬帶波長(zhǎng)照明

是的可能

**波長(zhǎng)寬度 100nm

各種奇點(diǎn)的產(chǎn)生

修復(fù)奇點(diǎn)

奇異性可以隨輸入偏振和相位延遲而變化

徑向或方位角偏振

是的

是的

螺旋相

是(帶圓形波爾圖)

Pi相階躍

是的需要用相位補(bǔ)償器進(jìn)行補(bǔ)償

無相位步驟

電驅(qū)動(dòng)

是 推薦使用 USB LC 驅(qū)動(dòng)程序

是 推薦使用 USB LC 驅(qū)動(dòng)程序

原則



具有 q=1 拓?fù)潆姾傻穆菪鍍?nèi)液晶的排列

螺旋板是一種向列液晶單元,由兩個(gè)聚合物取向的基板組成,中間有液晶層。螺旋板中 LC 的局部對(duì)準(zhǔn)可以在其制造過程中構(gòu)造為任何所需的圖案。事實(shí)上,印在聚合物層上的排列方向平行于聚合過程中紫外光的偏振。通過利用入射紫外光的偏振,可以獲得液晶的各種排列圖案,從而獲得光軸的排列圖案。在示意圖中,顯示了如何實(shí)現(xiàn) Q 板的不同對(duì)準(zhǔn)模式。通過改變光罩和偏光片的旋轉(zhuǎn)速度,可以獲得各種圓對(duì)稱排列圖案。類似制造過程的更詳細(xì)描述可以在參考文獻(xiàn)(出版標(biāo)簽)中找到。

請(qǐng)注意,該過程是一個(gè)連續(xù)的過程,沒有創(chuàng)建對(duì)齊步驟。 UV 對(duì)準(zhǔn)過程會(huì)產(chǎn)生 LC(或光軸)局部對(duì)準(zhǔn)的平滑和連續(xù)變化。

此外,我們想在此指出,用于制造這種 Q 板的相同光對(duì)準(zhǔn)技術(shù)原則上可以創(chuàng)建幾乎所有的偏振分布。目前,我們將精力集中在具有圓形對(duì)稱分布的偏振分布上,該分布允許輕松生成(通過簡(jiǎn)單地將 Q 板放置在光束的光路中)具有不同拓?fù)潆姾傻氖噶繙u旋光束。但我們對(duì)每一個(gè)客戶的建議或?qū)τ杏玫碾p折射圖案的新想法的需求持開放態(tài)度。

可變螺旋板規(guī)格

特征

螺旋板

波長(zhǎng)范圍

400-1700納米

相位延遲

電動(dòng)可調(diào)(0-5V AC)

可用的拓?fù)潆姾桑ㄔ谥圃爝^程中固定)

q=0,5 標(biāo)準(zhǔn)

q=1 或更高,按需

軌道動(dòng)量

+/- 1

**光束尺寸

10 mm

最小光束尺寸

5 mm

活動(dòng)區(qū)

12 毫米直徑

透射

優(yōu)于 85%(在 VIS)

緩速器材料

向列型液晶

基材

玻璃 bk7

放置在徑向偏振配置的交叉偏振器之間時(shí)的局部消光比(輸入強(qiáng)度/輸出強(qiáng)度)

~100 @ 633nm

輸出強(qiáng)度均勻性

< 1/100 RMS 變化

溫度范圍

15° - 35°

保存操作限制

300 W/cm2 CW
100 mJ/cm2 10 ns, 450-1500 nm
50 W/cm2 CW, below 450nm

外殼總尺寸

6 cm x 4 cm x 1.5 cm

應(yīng)用

環(huán)形焦點(diǎn)(或縮小尺寸的焦點(diǎn))

作為 ARCoptix 的偏振轉(zhuǎn)換器,Q-plate 能夠產(chǎn)生環(huán)形焦點(diǎn),這對(duì)許多應(yīng)用都很有用。 光束的拓?fù)潆姾桑丛谥圃鞎r(shí)由螺旋板定義)可以產(chǎn)生不同大小的環(huán)形焦點(diǎn)(拓?fù)潆姾稍礁撸h(huán)越大)。

軌道動(dòng)量

當(dāng)偏振轉(zhuǎn)換器與偏振器結(jié)合使用時(shí),會(huì)產(chǎn)生可用作偏振軸探測(cè)器 (PAF) 的設(shè)備。 觀察 PAF,當(dāng)入口偏振為線性時(shí),會(huì)出現(xiàn)一個(gè)暗段。 暗段的方向給出了偏振的方向。

雙折射材料的檢測(cè):當(dāng)在兩個(gè)PAF(兩個(gè)偏光片和兩個(gè)偏振轉(zhuǎn)換器)之間放置一種短折射材料時(shí),可以一目了然地分析樣品的雙折射特性(特征干涉色和主軸)。 樣品和偏振器都不需要旋轉(zhuǎn)。

螺旋波前

螺旋板產(chǎn)生具有螺旋波前或軌道動(dòng)量的光束。 例如,這種光束能夠制造旋轉(zhuǎn)粒子。 它還可以用于電信應(yīng)用。

Z方向的強(qiáng)電場(chǎng)(或縱向場(chǎng))

對(duì)于某些應(yīng)用,如原子力顯微鏡 (AFM),在 Z 方向具有強(qiáng)電場(chǎng)非常重要。 例如,當(dāng)聚焦由 S 板產(chǎn)生的徑向偏振光束時(shí),可以獲得這樣的場(chǎng)。

兩光子顯微鏡、STED、等離子體表面共振

聚焦不同拓?fù)潆姾傻?LG 光束允許在焦點(diǎn)中產(chǎn)生各種強(qiáng)度和偏振模式,這些模式對(duì) STED、雙光子顯微鏡或等離子體表面共振具有有趣的特性。 改變螺旋板的相位延遲和產(chǎn)生不同拓?fù)潆姾傻目赡苄蕴峁┝烁鞣N各樣有趣的配置。

驅(qū)動(dòng)程序(可選)


可變螺旋板可以用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室函數(shù)發(fā)生器驅(qū)動(dòng),但也可以用 USB ARCoptix LC 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。 Variable 螺旋板帶有與 USB LC 驅(qū)動(dòng)程序兼容的 Lemo 連接器。

Arcoptix LC(液晶)驅(qū)動(dòng)器是 USB 計(jì)算機(jī)控制的電源,優(yōu)化用于驅(qū)動(dòng)偏振轉(zhuǎn)換器。 可變 Q 板的相位延遲可以通過調(diào)整其兩個(gè)電極上的偏置進(jìn)行調(diào)整。 因此可以根據(jù)所使用的激光波長(zhǎng)調(diào)整延遲。

Variable 螺旋板帶有與 USB LC 驅(qū)動(dòng)程序兼容的 Lemo 連接器。


LC 驅(qū)動(dòng)器有兩個(gè)獨(dú)立的輸出(Lemo 連接器)。 它們通過一個(gè)簡(jiǎn)單的 Windows 兼容軟件進(jìn)行控制。 輸出具有極性反轉(zhuǎn)的可變平方振幅和 1.6 KHz 的頻率。 這保證了單元內(nèi) LC 層的均勻變化。 可按需提供外部觸發(fā)輸入。


江陰韻翔光電技術(shù)有限公司

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