產(chǎn)品介紹

用于產(chǎn)生渦流的可變螺旋板 (VSP)

線(xiàn)性入口可轉換為各種偏振分布

圓偏振平面波轉化為螺旋波

具有 2 拓撲電荷的螺旋板內液晶的排列

用于產(chǎn)生渦流的可變螺旋板 (VSP)是一種無(wú)源液晶光學(xué)元件，能夠將簡(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(méi)有散射或衍射光損失（除了材料的吸收損失）。 通過(guò)將 VSP 放置在激光束的光路中，可以簡(jiǎn)單地實(shí)現從均勻線(xiàn)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）的轉換。 不同的輸出偏振模式可以通過(guò)簡(jiǎn)單地改變施加在 VSP 的 Q 板上的偏置來(lái)獲得。

• 能夠通過(guò)簡(jiǎn)單地改變偏置或輸入偏振來(lái)生成許多不同的圓對稱(chēng)和連續偏振分布

• 一種元素適用于 400 到 1500nm 的所有波長(cháng)

• 適用于所有類(lèi)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(wú)損耗、無(wú)散射、無(wú)衍射、無(wú)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)有趣應用是將具有圓形（左或右）偏振的平面波前轉換為具有光學(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(kāi)和關(guān)閉軌道動(dòng)量（在 100 毫秒內）。 注意

徑向和方位角偏振

作為 ARCoptix 徑向偏振轉換器產(chǎn)品（鏈路），VSP（拓撲 q = 0.5）能夠將線(xiàn)性輸入偏振轉換為徑向或方位角偏振（取決于輸入偏振）。 通過(guò)簡(jiǎn)單地調整施加在 VSP 上的交流電壓 (0-5V)，相同的 Q 板可以適應任何波長(cháng)。

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)著(zhù)名的 Mac-Zehnder 干涉儀裝置，與 CDD 相機耦合，以記錄干涉儀輸出端的干涉圖樣。 通過(guò)傾斜干涉儀的兩束光束，我們獲得規則的干涉條紋（如圖所示），并通過(guò)引入螺旋板（具有半波延遲），我們獲得相位錯位（干草叉全息圖）。 同樣，如果將 VSP 延遲調整（通過(guò)電偏置）到全波延遲，位錯就會(huì )消失，如下圖所示。

VSP 關(guān)閉-無(wú)錯位

VSP 開(kāi)關(guān)位錯顯示螺旋相位

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)

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

通過(guò)查看表中的比較，顯然 VSP 與偏振轉換器相比具有許多優(yōu)勢。此外，VSP在光圈中間沒(méi)有PI相位階躍，這使得設備調整更簡(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(guò)驗證的設備，已被許多科學(xué)家全滿(mǎn)意地使用。 VSP 是一個(gè)新產(chǎn)品，暫時(shí)沒(méi)有參考。請注意，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果可能會(huì )受到不完善的影響。

原則

具有 q=1 拓撲電荷的螺旋板內液晶的排列

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 的局部對準可以在其制造過(guò)程中構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(guò)程中紫外光的偏振。通過(guò)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 Q 板的不同對準模式。通過(guò)改變光罩和偏光片的旋轉速度，可以獲得各種圓對稱(chēng)排列圖案。類(lèi)似制造過(guò)程的更詳細描述可以在參考文獻（出版標簽）中找到。

請注意，該過(guò)程是一個(gè)連續的過(guò)程，沒(méi)有創(chuàng )建對齊步驟。 UV 對準過(guò)程會(huì )產(chǎn)生 LC（或光軸）局部對準的平滑和連續變化。

此外，我們想在此指出，用于制造這種 Q 板的相同光對準技術(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稱(chēng)分布的偏振分布上，該分布允許輕松生成（通過(guò)簡(jiǎn)單地將 Q 板放置在光束的光路中）具有不同拓撲電荷的矢量渦旋光束。但我們對每一個(gè)客戶(hù)的建議或對有用的雙折射圖案的新想法的需求持開(kāi)放態(tài)度。

可變螺旋板規格

應用

環(huán)形焦點(diǎn)（或縮小尺寸的焦點(diǎn)）

作為 ARCoptix 的偏振轉換器，Q-plate 能夠產(chǎn)生環(huán)形焦點(diǎn)，這對許多應用都很有用。 光束的拓撲電荷（即在制造時(shí)由螺旋板定義）可以產(chǎn)生不同大小的環(huán)形焦點(diǎn)（拓撲電荷越高，環(huán)越大）。

軌道動(dòng)量

當偏振轉換器與偏振器結合使用時(shí)，會(huì )產(chǎn)生可用作偏振軸探測器 (PAF) 的設備。 觀(guān)察 PAF，當入口偏振為線(xiàn)性時(shí)，會(huì )出現一個(gè)暗段。 暗段的方向給出了偏振的方向。

雙折射材料的檢測：當在兩個(gè)PAF（兩個(gè)偏光片和兩個(gè)偏振轉換器）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。

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粒子。 它還可以用于電信應用。

Z方向的強電場(chǎng)（或縱向場(chǎng)）

對于某些應用，如原子力顯微鏡 (AFM)，在 Z 方向具有強電場(chǎng)非常重要。 例如，當聚焦由 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

聚焦不同拓撲電荷的 LG 光束允許在焦點(diǎn)中產(chǎn)生各種強度和偏振模式，這些模式對 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)生不同拓撲電荷的可能性提供了各種各樣有趣的配置。

驅動(dòng)程序（可選）

可變螺旋板可以用標準實(shí)驗室函數發(fā)生器驅動(dòng)，但也可以用 USB ARCoptix LC 驅動(dòng)器驅動(dòng)。 Variable 螺旋板帶有與 USB LC 驅動(dòng)程序兼容的 Lemo 連接器。

Arcoptix LC（液晶）驅動(dòng)器是 USB 計算機控制的電源，優(yōu)化用于驅動(dòng)偏振轉換器。 可變 Q 板的相位延遲可以通過(guò)調整其兩個(gè)電極上的偏置進(jìn)行調整。 因此可以根據所使用的激光波長(cháng)調整延遲。

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

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