快速液晶可变延迟器
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产品说明
  • 向列相液晶/ITO玻璃,反平行式液晶盒,辅有机械外壳及接线
  • 液晶分子快轴取向在整个元件平面内一致,通过施加外部交流电场(不可外加直流电场)可实现延迟量约数十纳米到λ/2可调
  • 可作偏振调制器或纯相位延迟器
  • 响应时间更快,响应速度相比之前大幅提升
  • 工作波长λ:400-700 nm/700-1100 nm/1100-1700 nm可选,通光孔径:Ø10 mm/Ø20 mm可选,延迟量:半波/全波/多波液晶可变延迟器可选
  • 兼容电压控制器LCVRC-2K25,支持参数规格的灵活定制

LBTEK 快速液晶可变延迟器(Quick Liquid Crystal Variable Retarder,QLCVR)基于向列相液晶和ITO玻璃材料,依托反平行式液晶盒制成,安装于机械外壳中并附带接线。在聚酰亚胺层摩擦取向的作用下,其液晶分子快轴取向在整个元件平面内一致,通过施加外部交流电压(不可外加直流电压),液晶可变延迟器可实现延迟量的灵活可调。基于其延迟量可调特性,LBTEK 液晶可变延迟器具有两种典型应用,用做偏振调制器时,入射线偏振光的偏振方向与液晶可变延迟器快轴呈45 °,可使调节范围最广;用作纯相位延迟器时,入射线偏振光的偏振方向应与液晶可变延迟器快轴呈0 °。其延迟量调节不依赖机械组件,宽谱适用的同时能够保证较广的工作温度范围和较好的延迟量均匀性,相比于普通液晶可变延迟器,快速液晶可变延迟器的响应速度大幅提升。LBTEK提供工作波长λ为400-700 nm、700-1100 nm和1100-1700 nm的快速液晶可变延迟器标品,通光孔径支持Ø10 mm和Ø20 mm可选,延迟量调制范围有半波、全波和多波可选,同时支持参数规格的灵活定制,以方便用户在不同应用场景下的多样化需求,详情请咨询LBTEK 技术支持。

示意图/演示视频

                                             

注:上述延迟量及透过率曲线为该产品的典型值,每个产品的具体数据请参考产品出货附带的检测报告。

LBTEK 快速液晶可变延迟器——技术说明

 

一、概述

LBTEK 快速液晶可变延迟器(Quick Liquid Crystal Variable Retarder,QLCVR)基于向列相液晶和ITO玻璃材料,依托反平行式液晶盒制成,安装于机械外壳中并附带接线。在聚酰亚胺(Polyimide,PI)层摩擦取向的作用下,其液晶分子快轴取向在整个元件平面内一致,通过施加外部交流电压(不可外加直流电压),液晶可变延迟器可实现延迟量的灵活可调

基于其延迟量可调特性,LBTEK 快速液晶可变延迟器具有两种典型应用,用做偏振调制器时,入射线偏振光的偏振方向与液晶可变延迟器快轴呈45 °,可使调节范围最广;用作纯相位延迟器时,入射线偏振光的偏振方向应与液晶可变延迟器快轴呈0 °。

其延迟量调节不依赖机械组件,具有较快的响应时间,宽谱适用的同时能够保证较广的工作温度范围和较好的延迟量均匀性,是一种性能优秀的可调波片类产品。

二、产品外观

LBTEK 快速液晶可变延迟器基于向列相液晶和ITO玻璃材料,依托反平行式液晶盒及聚酰亚胺摩擦取向工艺制成,外形呈现为“前后错位玻璃衬底+中间向列相液晶层”的三明治结构。液晶盒前后衬底的ITO层分别接线,并封装于机械外壳中,机械外壳兼容Ø1 英寸或Ø2 英寸光学元件安装座。在机械外壳上,标注了产品的名称、型号等关键参数,并用长实线标记了产品的快轴方向,方便用户在光路系统中快速区分产品参数、进行元件调试。

图1 LBTEK 快速液晶可变延迟器产品结构(以1英寸液晶可变延迟器为例)

三、光学特性

1. 延迟量可调

LBTEK 快速液晶可变延迟器的功能主要由液晶盒内的向列相液晶填充层实现。当没有外加电压时,液晶分子在聚酰亚胺层的作用下,沿着摩擦方向排列;当通过玻璃衬底的ITO导电层接入外部交流电压时,液晶分子会在电压的影响下发生排列方向的改变,改变程度与电压幅值有关,且当电压增大到一定水平时,排列方向将几乎不再发生变动。

由此,液晶可变延迟器基于液晶材料的双折射特性所呈现出的宏观光学特性是:

  • 在与元件表面平行的方向上,液晶可变延迟器的快轴方向始终不变;在与元件表面垂直的方向上,液晶分子排列方向的改变会导致延迟量的改变,具体为随外接交流电压的增大而减小。
  • 对于不同波长的光,液晶可变延迟器的延迟量上限不一,其与液晶材料的固有参数和液晶盒厚度相关。在工作波段范围内,可以确保半波液晶可变延迟器延迟量上限>λ/2,全波液晶可变延迟器延迟量上限>λ,多波液晶可变延迟器延迟量上限>5.5λ。
  • 快速液晶可变延迟器的延迟量下限随盒厚不同而不同,这是由于靠近衬底的液晶分子在聚酰亚胺层的锚定作用下,几乎不受外加电压的影响发生排列方向变化,造成了少量延迟量残留。

所以液晶可变延迟器本质上是一款延迟量可调的各向异性波片。

图2 快速液晶可变延迟器的延迟量可调原理示意

2. 偏振调制特性

如前所述,LBTEK 液晶可变延迟器本质上是一款延迟量可调的各向异性波片,因此具备与聚合物波片类似的偏振调制特性。

当液晶可变延迟器的延迟量为光源的λ/2时,能够使出射的寻常光 o 光和非常光 e 光之间产生λ/2 光程差,即π相位差,常用于改变线偏振光的偏振方向。设入射线偏振光的偏振方向与波片的快轴夹角为 a,则通过二分之一波片后的光束偏振方向会向着快轴的方向转过 2a。

图3 液晶可变延迟器作为λ/2波片时功能示意

当液晶可变延迟器的延迟量为光源的λ/4时,能够使出射的寻常光 o 光和非常光 e 光之间产生λ/4 光程差,即π/2 相位差,常用于实现光束线偏振态与圆偏振态之间的转换。当入射线偏振光的偏振方向与波片快轴夹角 a=45°时,则出射光束会转变为圆偏振光。

图4 液晶可变延迟器作为λ/4波片时功能示意

四、参数说明

1. 延迟量相关参数

当对液晶可变延迟器施加外部交流电压时,液晶分子会在电压的影响下发生排列方向的改变,改变程度与电压幅值有关,且当电压增大到一定水平时,排列方向将几乎不再发生变动。因此,在与元件表面垂直的方向上,会产生延迟量的改变,具体为随外接交流电压的增大而减小。对于不同波长的光,LBTEK 液晶可变延迟器的延迟量上限不一,与液晶材料的固有参数和液晶盒盒厚相关,在工作波段范围内,可以确保半波液晶可变延迟器延迟量上限>λ/2,全波液晶可变延迟器延迟量上限>λ,多波液晶可变延迟器延迟量上限>5.5λ。

2. 响应时间

当对液晶可变延迟器施加外部交流电压后,液晶分子达到预期的排列方向改变效果或延迟量改变效果时,会经过一小段时间差。对于半波液晶可变延迟器,定义响应时间为~0nm到λ/2的延迟量上升时间和λ/2到~0nm的延迟量下降时间之和;对于全波液晶可变延迟器,定义响应时间为~0nm到λ的延迟量上升时间和λ到~0nm的延迟量下降时间之和;对于多波液晶可变延迟器,定义响应时间为λ到2λ的延迟量上升时间和2λ到λ的延迟量下降时间之和。响应时间参数与液晶材料的粘度、环境温度、外接电压高低等因素相关——液晶材料粘度越小,环境温度越高,外接电压越高,则响应时间越短。在一些需要高频调制的应用场景下,响应时间参数对液晶可变延迟器的性能有着较大的影响。经测量,LBTEK 快速液晶可变延迟器的响应时间参考值见下表,能够满足多数液晶可变延迟器的应用场景需求。

延迟量 型号 响应时间(25 ℃)
半波 QLCVR-H10-A 2.85 ms/0.35 ms@635 nm
QLCVR-H20-A
QLCVR-H10-B 10 ms/1.2 ms@1064 nm
QLCVR-H20-B
QLCVR-H10-C 19 ms/2.5 ms@1550 nm
QLCVR-H20-C
全波 QLCVR-F10-A 21 ms/0.75 ms@635 nm
QLCVR-F20-A
QLCVR-F10-B 73 ms/1.75 ms@1064 nm
QLCVR-F20-B
QLCVR-F10-C 184 ms/5.5 ms@1550 nm
多波 QLCVR-M10-A 110 ms/70 ms@635 nm
QLCVR-M10-B 700 ms/200 ms@1064 nm
QLCVR-M10-C 850 ms/350 ms@1550 nm

3. 工作温度

液晶可变延迟器中所使用的核心双折射材料——向列相液晶,具有温度敏感特性,环境温度的改变会使液晶材料固有参数发生变动,进而影响液晶可变延迟器的光学性能。LBTEK液晶可变延迟器的工作温度范围为-20~45℃,在此温度区间内,其延迟量调节、响应时间等关键光学特性和参数不会出现明显异常,但延迟量-电压关系曲线会随温度发生不可忽略的变动。因此我们建议在使用产品时,参考产品附带的延迟量-电压关系曲线对外接电压进行实时调节,以确认液晶可变延迟器的延迟量达到预期。

LBTEK 一英寸快速液晶可变延迟器组装应用图 ① 内六角扳手 09101CH ×1 ② 30mm同轴系统旋转调整架,紧定螺丝固定 CRM-1BS ×1
③ 一英寸快速液晶可变延迟器 QLCVR-H10-A ×1  

LBTEK 两英寸快速液晶可变延迟器组装应用图 ① 60 mm同轴系统旋转调整架 CRM-2A ×1 ② 两英寸快速液晶可变延迟器 QLCVR-H20-C ×1

 

LBTEK 快速液晶可变延迟器——应用案例

 

1. 偏振调制器

基于其延迟量可调特性,LBTEK 快速液晶可变延迟器可用作灵活的偏振调制器。当入射光为线偏振光时,调整液晶可变延迟器的快轴方向与入射光偏振方向呈45 °角,并对其施加外接交流电压,进行延迟量调节。随着液晶可变延迟器的延迟量在0~λ/2之间发生周期性的等效变化,出射光的偏振态会发生线偏振光(与入射光偏振方向平行)→右(左)旋椭圆偏振光→左(右)旋圆偏振光→左(右)旋椭圆偏振光→线偏振光(与入射光偏振方向垂直)的变化,由此实现对入射光的偏振调制功能。

图1 快速液晶可变延迟器用作偏振调制器工作原理示意

2. 激光散斑抑制系统

LBTEK 快速液晶可变延迟器还可用于激光散斑抑制系统。在双电压调制模式下,液晶可变延迟器可实现两种延迟量之间的迅速切换。当入射光为左旋圆偏振光时,调节电压使液晶可变延迟器的延迟量在λ和λ/2之间高频(约50 Hz)切换,出射光偏振态则会随之在左旋圆偏振态和右旋圆偏振态之间交替变化。偏振态高频切换的光束入射至液晶偏振光栅,由于偏振光栅偏振相关的二分束特性,其输出光会在±1级之间进行高频切换。将两束输出光通过透镜耦合至光纤中传输,后经过匀光照射至MASK上,并通过透镜成像。由于两幅图像的高频切换状态和人眼的视觉暂留特性,激光成像过程中的散斑得以消除,得到了更高的成像质量。

图2 快速液晶可变延迟器用于激光散斑抑制系统光路示意

LBTEK 快速液晶可变延迟器——定制能力

 

快速液晶可变延迟器定制参数表
项目 范围
外观形态 机械外壳

有/无;

外径Ø1  英寸/Ø2  英寸机械外壳及其他定制外壳

保护玻璃基片

有/无保护玻璃;

N-BK7/UVFS/其它材质

尺寸规格 通光孔径 ≤Ø20 mm
光学参数 延迟量

支持半波、全波、多波液晶可变延迟器

(即液晶盒厚度、液晶材料可定制)

工作波长λ

400-1700 nm

增透膜

Ravg<0.5 %@400-700 nm;

Ravg<0.5 %@700-1100 nm;

Ravg<0.5 %@1100-1700 nm;

用户自定义增透膜

特殊功能

支持特殊快轴取向的快速液晶可变延迟器

若您需要的参数不在上表覆盖范围内,欢迎联系LBTEK技术支持详询!

百度网盘下载链接:点击下载 提取码: LB01

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1英寸快速液晶可变延迟器,半波,无补偿
  • 通光孔径:Ø10 mm
  • 机械外壳兼容Ø1 英寸光学元件安装座
  • 工作波长有400-700 nm、700-1100 nm或1100-1700 nm可选

LBTEK 1英寸半波快速液晶可变延迟器在工作波段范围内镀有相应的400-700 nm、700-1100 nm或1100-1700 nm增透膜,在外接交流电压(不可外接直流电压)控制下能够实现延迟量在约100 nm-λ/2之间的灵活可调。其通光孔径为Ø10 mm,安装于机械外壳中并附带接线,机械外壳兼容Ø1 英寸光学元件安装座,同时标注有快速液晶可变延迟器的快轴方向以方便用户进行光路调节。

1英寸快速液晶可变延迟器可安装于旋转调整架CRM-1BS
产品型号 工作波长
通光孔径
响应时间(上升/下降)
单价 对比 发货日期
QLCVR-H10-A 400-700 nm Ø10 mm 2.85 ms/0.35 ms@635 nm ¥4358
当天
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QLCVR-H10-B 700-1100 nm Ø10 mm 10 ms/1.2 ms@1064 nm ¥4358
当天
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QLCVR-H10-C 1100-1700 nm Ø10 mm 19 ms/2.5 ms@1550 nm ¥4358
当天
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2英寸快速液晶可变延迟器,半波,无补偿
  • 通光孔径:Ø20 mm
  • 机械外壳兼容Ø2 英寸光学元件安装座
  • 工作波长有400-700 nm、700-1100 nm或1100-1700 nm可选

LBTEK 2英寸半波快速液晶可变延迟器在工作波段范围内镀有相应的400-700 nm、700-1100 nm或1100-1700 nm增透膜,在外接交流电压(不可外接直流电压)控制下能够实现延迟量在约200 nm-λ/2之间的灵活可调。其通光孔径为Ø20 mm,安装于机械外壳中并附带接线,机械外壳兼容Ø2 英寸光学元件安装座,同时标注有快速液晶可变延迟器的快轴方向以方便用户进行光路调节。

2英寸快速液晶可变延迟器可安装于旋转调整架CRM-2A
产品型号 工作波长
通光孔径
响应时间(上升/下降)
单价 对比 发货日期
QLCVR-H20-A 400-700 nm Ø20 mm 2.85 ms/0.35 ms@635 nm ¥6427
1周
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QLCVR-H20-B 700-1100 nm Ø20 mm 10 ms/1.2 ms@1064 nm ¥6427
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QLCVR-H20-C 1100-1700 nm Ø20 mm 19 ms/2.5 ms@1550 nm ¥6427
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1英寸快速液晶可变延迟器,全波,无补偿
  • 通光孔径:Ø10 mm
  • 机械外壳兼容Ø1 英寸光学元件安装座
  • 工作波长有400-700 nm、700-1100 nm或1100-1700 nm可选

LBTEK 1英寸全波快速液晶可变延迟器在工作波段范围内镀有相应的400-700 nm、700-1100 nm或1100-1700 nm增透膜,在外接交流电压(不可外接直流电压)控制下能够实现延迟量在约100 nm-λ之间的灵活可调。其通光孔径为Ø10 mm,安装于机械外壳中并附带接线,机械外壳兼容Ø1 英寸光学元件安装座,同时标注有快速液晶可变延迟器的快轴方向以方便用户进行光路调节。

1英寸快速液晶可变延迟器可安装于旋转调整架CRM-1BS
产品型号 工作波长
通光孔径
响应时间(上升/下降)
单价 对比 发货日期
QLCVR-F10-A 400-700 nm Ø10 mm 21 ms/0.75 ms@635 nm ¥6565
1周
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QLCVR-F10-B 700-1100 nm Ø10 mm 73 ms/1.75 ms@1064 nm ¥6565
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QLCVR-F10-C 1100-1700 nm Ø10 mm 184 ms/5.5 ms@1550 nm ¥6565
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2英寸快速液晶可变延迟器,全波,无补偿
  • 通光孔径:Ø20 mm
  • 机械外壳兼容Ø2 英寸光学元件安装座
  • 工作波长有400-700 nm或700-1100 nm可选

LBTEK 2英寸全波快速液晶可变延迟器在工作波段范围内镀有相应的400-700 nm或700-1100 nm增透膜,在外接交流电压(不可外接直流电压)控制下能够实现延迟量在约100 nm-λ之间的灵活可调。其通光孔径为Ø20 mm,安装于机械外壳中并附带接线,机械外壳兼容Ø2 英寸光学元件安装座,同时标注有快速液晶可变延迟器的快轴方向以方便用户进行光路调节。

2英寸快速液晶可变延迟器可安装于旋转调整架CRM-2A
产品型号 工作波长
通光孔径
响应时间(上升/下降)
单价 对比 发货日期
QLCVR-F20-A 400-700 nm Ø20 mm 21 ms/0.75 ms@635 nm ¥7180
当天
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QLCVR-F20-B 700-1100 nm Ø20 mm 73 ms/1.75 ms@1064 nm ¥7180
当天
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1英寸快速液晶可变延迟器,多波,无补偿
  • 通光孔径:Ø10 mm
  • 机械外壳兼容Ø1 英寸光学元件安装座
  • 工作波长有400-700 nm、700-1100 nm或1100-1700 nm可选

LBTEK 1英寸多波快速液晶可变延迟器在工作波段范围内镀有相应的400-700 nm、700-1100 nm或1100-1700 nm增透膜,在外接交流电压(不可外接直流电压)控制下能够实现延迟量在约0.5λ-5.5λ之间的灵活可调。其通光孔径为Ø10 mm,安装于机械外壳中并附带接线,机械外壳兼容Ø1 英寸光学元件安装座,同时标注有快速液晶可变延迟器的快轴方向以方便用户进行光路调节。

1英寸快速液晶可变延迟器可安装于旋转调整架CRM-1BS
产品型号 工作波长
通光孔径
响应时间(上升/下降)
单价 对比 发货日期
QLCVR-M10-A 400-700 nm Ø10 mm 110 ms/70 ms@635 nm ¥5548
当天
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QLCVR-M10-B 700-1100 nm Ø10 mm 700 ms/200 ms@1064 nm ¥5548
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QLCVR-M10-C 1100-1700 nm Ø10 mm 850 ms/350 ms@1550 nm ¥5548
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