平板透镜

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  • 技术说明
  • 应用案例
产品说明
  • 基于入射光的偏振态实现对光的会聚或发散,会聚光斑和发散光斑的能量分布由入射光的偏振态调控
  • 平板结构,衍射原理
  • 单波长,无球差
  • 多种定制服务

     LBTEK平板透镜是一种基于入射光的偏振态实现对光束会聚或发散的衍射光学元件,出射光的偏振态旋向与入射光的偏振态旋向相反。通过控制入射光的偏振态,能够调控会聚光斑和发散光斑的能量分布,因此与传统透镜相比,平板透镜既可以作为会聚透镜使用,同时又可以作为发散透镜使用。平板透镜为平片结构的衍射器件,其衍射角sinθ=λ/p,θ为衍射角,λ为设计波长,p为沿径向的周期,周期结构连续变化使得平板透镜具有无球差特性,经过有效孔径的所有光线在径向不同周期位置处发生衍射使得所有光线正好能会聚到相同位置。平板透镜焦距的大小主要取决于其设计波长、通光孔径及衍射周期。LBTEK 提供通光孔径Ø20 mm,设计波长532 nm、633 nm,焦距50 mm、75 mm、100 mm的标准平板透镜。除了标准的平板透镜,LBTEK还提供多种定制服务,包括定制特殊基底、尺寸、设计波长、焦距等指标,具体定制需求,请联系LBTEK技术支持。

示意图
通用参数
光学元件材质
液晶聚合物/N-BK7窗口片
通光孔径
Ø20.0 mm
增透膜
Ravg <0.5%@400 nm-700 nm
透过率
>96%@工作波长
光学元件直径
Ø25.4 mm
厚度
3.2 mm
衍射效率
>98%
表面光洁度(划痕/麻点)
60/40

平板透镜

一、定义

平板透镜是一种基于入射光的偏振态实现光束会聚或发散的衍射光学元件,通过控制入射光的偏振态能够调控出射光束会聚光斑和发散光斑的能量分布,且出射光的偏振态旋向与入射光偏振态旋向相反。

理想的平板透镜:

a)  当入射光为非偏振光或线偏振光时,平板透镜同时有+1级和-1级衍射光。+1级衍射光为左旋圆偏振光,-1级衍射光为右旋圆偏振光,左旋圆偏振光会聚,右旋圆偏振光发散。

b)  当入射光为右旋圆偏振光时,则只有+1级衍射光,衍射光为左旋圆偏振光,光斑会聚。

c)  当入射光为左旋圆偏振光时,则只有-1级衍射光,衍射光为右旋圆偏振光,光斑发散。

d)    当入射光为椭圆偏振光时,则同时存在+1级和-1级衍射光,并且两级衍射光束光强比值与入射光椭偏度相关。

 

实际聚焦效果展示

实际发散效果展示

二、特点

        1.   衍射效率>98%

        2.   工作波长可设计

        3.   透镜焦距可设计

三、说明

1.    衍射效率

平板透镜作为一个衍射器件,除了大部分能量集中的±1级光斑,还存在零级等其他衍射级次光斑,因此定义平板透镜的衍射效率为:

\( \eta=\frac{I_1+I_{-1}}{\sum I_{all}} \times 100 \% \)

2.    衍射效率测量方法

 

激光器的出射光为准直线偏光时,正入射条件下,旋转1/4波片,使1/4波片的快轴方向与入射光的偏振方向成45°,得到左旋圆偏振光,此时透过PB透镜之后只有发散的右旋圆偏振光。当在较远处观察时,发散光光强会发散的很弱, 而零级仍为准直的偏振光。这时测①处的光强记为I0,测②处的光强记为I1,则衍射效率:

\( \eta>\frac{I_0-I_1}{I_0} \times 100\% \)

1.     VR/AR显示

 

通过一组平板透镜生成多个焦平面,可以将显示在平板显示器上的图像分配到多个深度,从而可以创建三维场景,如图所示,在不同的帧上,现实显示面板被PBLs成像为具有不同深度的虚拟面板。该系统得益于PBLs的快速响应,能够为观看者提供高分辨率的3D场景。

2.     光谱共聚焦传感器

 

平板透镜发散角满足公式:\( \sin{\theta}=\frac{\lambda}{p} \) λ为波长,p为沿径向的周期,当沿径向的周期变化一定时,改变入射波长,不同波长的光将会聚在不同位置处,利用这一特性,平板透镜可以应用于光谱共聚焦传感器。如图所示,当一束白光经过平板透镜之后,不同波长会会聚在不同位置处形成不同焦点,每个波长的焦点对应一个距离值。在进行测量时,会有某一波长的焦点会聚在被测物体表面上,该波长由于满足共焦条件,可以从被测物体表面反射回来经过小孔进入光谱仪,而其他波长的光会被小孔挡住,只有很小一部分进入光谱仪。通过光谱仪得到光谱曲线,分析光谱能量值就可知道穿过小孔的光线波长,从而得出被测物体到平板透镜的距离。

平板透镜
  • 光学元件材质:液晶聚合物/N-BK7窗口片
  • 通光孔径:Ø20.0 mm
  • 平片结构,衍射器件,无球差

LBTEK平板透镜制作于N-BK7窗口片上,双层衬底,在整个通光孔径内具备相同的相位延迟量,即为工作波长的1/2。LBTEK可定制其他特定波长、特定焦距、特定尺寸的平板透镜。

偏光显微镜下的平板透镜结构图
产品型号 工作波长 焦距 通光孔径 对比 单价 发货日期 购物车
PBL25-532-F50new 532 nm 50.0 mm Ø20.0 mm
¥7800 3周
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PBL25-532-F75new 532 nm 75.0 mm Ø20.0 mm
¥7800 3周
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PBL25-532-F100new 532 nm 100.0 mm Ø20.0 mm
¥7800 3周
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PBL25-633-F50new 633 nm 50.0 mm Ø20.0 mm
¥7800 3周
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PBL25-633-F75new 633 nm 75.0 mm Ø20.0 mm
¥7800 3周
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PBL25-633-F100new 633 nm 100.0 mm Ø20.0 mm
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