LBTEK偏振光栅是一种基于入射光的偏振态实现选择性分光的衍射光学元件，衍射角度取决于光栅线数。通过控制入射光的偏振态，偏振光栅能够调控正一阶和负一阶之间的能量分布。偏振光栅相对传统光栅有超高的衍射效率，可用于光谱相关、光束选择和波长选择等多种应用场合，还可用于实现非机械式的大角度光束偏转，与传统的机械式偏转器件相比，所需空间小，且增加的系统重量可以忽略不计。偏振光栅的应用包括增强现实(AR)系统（如：AR头戴式装置）、电信设备和光学系统中的光束偏转等。LBTEK提供周期5 um，工作波长为520 nm、650 nm、780 nm、850 nm、940 nm的标准偏振光栅，除了标准的偏振光栅，LBTEK还提供多种定制服务，包括定制特殊尺寸、设计波长、光栅周期、衍射角度等指标。具体定制需求，请联系LBTEK技术支持。
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光学元件材质
N-BK7窗口片 |
通光孔径
20 mm |
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工作波长
500 nm -1000 nm |
增透膜
Ravg <0.5%@工作波长 |
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透过率
>92 %@工作波长 |
表面光洁度（划痕/麻点）
60/40 |
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基片厚度
1.6 mm |
光栅周期
5 um |
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线数
200 |
衍射效率
>96% |
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基片尺寸
Ø25.4 mm |
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LBTEK 偏振光栅的组装图 |
① 30 mm同轴系统旋转调整架CRM-1A×1 |
② 偏振光栅PZGS-5-520×1 |
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③ SM1卡环SM1R×1 |
④ SM1卡环扳手OWR-1A×1 |
偏振光栅
一、定义
偏振光栅是一种基于入射光的偏振态实现选择性分光的衍射光学元件，衍射角度取决于光栅线数。通过控制入射光的偏振态，偏振光栅能够调控正一阶和负一阶之间的能量分布。当入射光束偏振态不同时，偏振光栅具有不同的衍射特性。
理想的偏振光栅：
a) 当偏振光栅入射光为非偏振光或线性偏振光时，偏振光栅同时有+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。
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。
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。
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。
实际的偏振光栅会存在除±1级以外的其他衍射光，但其他各级衍射光的能量之和小于4%。
二、特点
1、衍射效率>96%
2、工作波长可设计
3、光栅周期可设计
三、说明
1. 衍射角度
理想情况下，正入射时，根据光栅方程：
\( dsin\theta=m\lambda \)
其中，d为光栅常数，θ为衍射角度，m为光栅级次，λ为波长，可求出相应周期各级主极大的位置。
对于偏振光栅，主要能量都集中在±1级，定义+1或-1的偏转角度为光栅的衍射角度。
2. 衍射角度测量方法
光栅到接受屏的距离为L，±1级光斑之间的距离为D，根据三角关系，±1级光的偏转角度θ可由下式计算：
\[ \theta=arctan(\frac{D}{2L}) \]
θ即为光栅的衍射角度。
3. 衍射效率
入射光是线偏振光时，定义光栅的衍射效率为：
\[ \eta= \frac{I_{1}+I_{-1}}{\sum I_{all}} \times 100\% \]
入射光的偏振方向会在一定程度上影响光栅的衍射效率，所以在光栅样品前放置一个相应波长的半波片（HWP），用来改变入射光的偏振态，根据0级衍射光斑光强的最小/大值可测量光栅样品对应的最大/小衍射效率。
入射光是圆偏振光时，定义光栅的衍射效率为：
\[ \eta= \frac{I_{1} + I_{-1}}{\sum I_{all}} \times 100\% \]
4. 衍射效率测量方法
激光器的出射光为线偏光时，正入射条件下，旋转HWP，改变入射光的偏振方向，以偏振方向与光栅栅线方向垂直时为0°，旋转HWP，使偏振方向改变180°，偏振方向每改变10°记录一次衍射效率。
激光器的出射光为线偏光时，正入射条件下，旋转1/4波片，使1/4波片的快轴方向和偏振方向成45°和-45°，得到左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，分别记录此时的衍射效率。
LBTEK偏振光栅制作于厚度1.6 mm的N-BK7窗口片（单层基底）上，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。当入射光束的偏振态不同时，偏振光栅具有不同的衍射特性。LBTEK提供周期5 um，工作波长为520 nm、650 nm、780 nm、850 nm、940 nm的偏振光栅。
