偏振旋轉(zhuǎn)器
使用液晶扭曲向列偏振旋轉(zhuǎn)器（TN 單元）可以有效地和消色差地旋轉(zhuǎn)偏振。當(dāng)人們想要將線性偏振的方向旋轉(zhuǎn)固定量（通常為 45° 或 90°）時(shí)，這些 TN 單元非常有用。當(dāng)光穿過 LC 扭曲向列單元時(shí)，它的偏振跟隨分子的旋轉(zhuǎn)（見下圖）。任何筆記本電腦的屏幕都是基于相同的效果。
在光學(xué)系統(tǒng)中，偏振通常由石英延遲板（l/2 或 l/4 板）旋轉(zhuǎn)。石英板顯示出高質(zhì)量和良好的透射性能，尤其是在紫外線區(qū)域。然而，這種板也存在一些缺點(diǎn)：它們很昂貴，僅適用于窄光譜帶寬并且具有小的入射角接受度（視場(chǎng)小于 2°）。因此，液晶向列單元具有大的接受角，在從可見光到近紅外（如果它們足夠厚）的非常大的光譜范圍內(nèi)起作用并且更便宜?？蛇x地，通過在 TN 電池上施加電壓，可以“關(guān)閉”偏振旋轉(zhuǎn)。此外，當(dāng)在交叉偏振器之間放置 90° 扭曲單元時(shí)，它可以用作快門。
?l/2 板適用于非常寬的波長(zhǎng)范圍
?可以選擇電動(dòng)關(guān)閉旋轉(zhuǎn)效果
?與兩個(gè)交叉偏振器結(jié)合使用，可用作光學(xué)快門
?與fs 激光器等脈沖激光器兼容。
偏振旋轉(zhuǎn)器類型 | 特性 | 應(yīng)用 |
工業(yè)級(jí) | ?孔徑上的墊片（幾微米） ?大光圈（22 毫米） ?薄基板 ?相位失真（球面） ?低光束偏差 | ?偏振管理器 ?偏振視覺 |
科學(xué)級(jí) | ?低相位失真 ?無光束偏差 ?孔徑上沒有墊片 ?孔徑 10 毫米或 20 毫米 ?厚底材 ?寬帶增透膜 | ?干涉測(cè)量 ?計(jì)量學(xué) ?在成像平面中使用 ?準(zhǔn)直激光束 |
定制 | ?更大的光圈 ?高開關(guān)速度 ?大批量/低價(jià)格 ?零相移 | ?適合工業(yè)應(yīng)用的定制化電池 ?特定的科學(xué)應(yīng)用 |
原則
扭曲向列液晶單元主要由放置在兩個(gè)處理過的玻璃基板之間的液晶層組成。
電池的內(nèi)表面由兩層組成：**層是透明電極（主要是 ITO）。它允許在電池上施加電場(chǎng)并在關(guān)閉和開啟狀態(tài)之間切換電池。第二層負(fù)責(zé) LC 的均勻排列。它一般是100nm左右的摩擦聚酰胺層。
因此，在單元制造過程中定義了單元兩側(cè)的液晶排列。通過仔細(xì)控制，因此可以在橫跨液晶層的螺旋結(jié)構(gòu)中引起任何扭曲角。扭曲角正好為 90°，就形成了標(biāo)準(zhǔn)的 90° 扭曲向列 (TN) 單元。小于 90° 的扭曲角形成低扭曲 (LT) 單元，而根據(jù)定義，超扭曲單元是具有超過 180° 的扭曲角的單元。
兩塊玻璃基板由尺寸明確（通常在 3mm 到 20mm 之間）的墊片隔開，并用膠水密封。
當(dāng)偏振旋轉(zhuǎn)器處于OFF狀態(tài)時(shí)，由LC分子形成的螺旋結(jié)構(gòu)使入口偏振旋轉(zhuǎn)，如圖1所示。在ON狀態(tài)下，偏振旋轉(zhuǎn)功率被暫停，光的偏振態(tài)正常進(jìn)入入口TN 電池不會(huì)改變表面。
線性入口的 99% 有效旋轉(zhuǎn) 偏振只能在大單元厚度的限制下獲得，并且通常出射光變?yōu)闄E圓偏振，其分量在平行和垂直于出射液晶分子的方向上振蕩。此外，液晶單元中的光程差會(huì)影響 TN 單元的偏振效率的整體大小。光程差由 Dnd 參數(shù)給出，其中 Dn 是液晶材料的各向異性折射率，d 是單元間隙。以下等式顯示了作為歸一化延遲參數(shù) u 的函數(shù)的 TN 90° 單元的透射率。它假設(shè) TN 單元放置在兩個(gè)平行取向的理想偏振器之間。
較好的消光（這也意味著較好的旋轉(zhuǎn)效率）是用的光程差獲得的。 因此，為了在寬光譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)入射偏振的優(yōu)良旋轉(zhuǎn)，較好使用具有高光程差的 TN 單元（這意味著大單元間隙和高各向異性）。
然而，須意識(shí)到更高的單元間隙會(huì)大大減少 TN 單元的開關(guān)時(shí)間。 因此無法在寬廣的光譜范圍內(nèi)獲得快速切換時(shí)間和高效率。 請(qǐng)注意，曲線顯示了一些最小值，定制的 TN 電池可以優(yōu)化為在窄波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有良好的旋轉(zhuǎn)效率（低透射率）和快速切換時(shí)間（最小的電池間隙）。 在切換時(shí)間不重要的應(yīng)用中，較好選擇光程差大的TN盒。
規(guī)格
下表總結(jié)了該設(shè)備的主要特性：
特征 | 偏振旋轉(zhuǎn)器 |
旋轉(zhuǎn)角度 | 90° 或 45°（為科學(xué)和工業(yè)級(jí)定制任何可能的角度） |
波長(zhǎng)范圍 | 350-1700 納米 |
活動(dòng)區(qū) | 科學(xué)級(jí)：10 毫米或 20 毫米（直徑） 工業(yè)級(jí)：22 毫米（方形） |
透射 | 約 85% (可見光) |
緩速器材料 | 向列型液晶 Dn=0.28 |
基材 | 玻璃 |
波前畸變 | 科學(xué)級(jí)：< lamda/4（超過 10 毫米） 工業(yè)級(jí)：< 2lamda（超過 23 毫米） |
溫度范圍 | 15° - 35° |
旋轉(zhuǎn)精度 | 5+/-1°（取決于波長(zhǎng)） |
相移的**調(diào)制頻率 | < 10Hz |
保存操作限制 | 500 W/cm2 連續(xù)波 300 mJ/cm2 10 ns，可見 200 mJ/cm2 10 納秒，1064 納米 也與 fs 激光器兼容 |
抗反射鍍膜（**科學(xué)級(jí)） | VIS 寬帶 |
總尺寸（帶外殼） | 科學(xué)級(jí)：直徑25毫米，長(zhǎng)15毫米 工業(yè)級(jí)：31mm x 25mm x 2.2mm |
驅(qū)動(dòng)程序（可選）
偏振旋轉(zhuǎn)器可以用標(biāo)準(zhǔn)勞動(dòng)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)。
Arcoptix LC（液晶）驅(qū)動(dòng)器是一種 USB 計(jì)算機(jī)控制的電源，優(yōu)化用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或兩個(gè)相位延遲器。
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。
