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液晶消色差波片

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产品说明
  • 液晶聚合物/N-BK7窗口片材质,3层基底+3层LCP薄膜,辅有机械外壳
  • 单层LCP薄膜液晶分子快轴取向一致,3层LCP薄膜叠加构成消色差波片整体快轴取向
  • 可用于某一波段内任意波长光的偏振态转换
  • 宽谱适用,大入射角,支持超大口径
  • 工作波长:400~700 nm、600~800 nm、700~1100 nm可选,延迟量:λ/4、λ/2可选
  • 支持参数规格等的灵活定制

      LBTEK 液晶消色差波片(Achromatic Wave Plate,AWP)采用N-BK7玻璃基底和液晶聚合物(Liquid Crystal Polymers,LCP)材料,由三层液晶真零级波片以一定角度设计组合而成。单层LCP薄膜液晶分子快轴取向一致,三层LCP薄膜按照设计角度叠加构成消色差波片整体快轴取向,通过控制每层液晶聚合物薄膜的膜层厚度及相对快轴角度来控制总体的延迟量。消色差二分之一波片(Achromatic Half-Wave Plate,AHWP)在设计波段内的相位延迟为π,消色差四分之一波片(Achromatic Quarter-Wave Plate,AQWP)的相位延迟为π/2。LBTEK 液晶消色差二分之一波片常用于偏转线偏振光的偏振方向,液晶消色差四分之一波片常用于将线偏振光转变为圆偏振光。液晶消色差波片具有近似真零级特性,支持大入射角,对波长和温度变化敏感度较低。与传统单波长波片相比,不限制于特定工作波长,可实现一个波段内偏振光偏振态或偏振方向的改变;与传统消色差波片相比,其具有波段、基底尺寸形状可根据需要更改、支持超大口径制作等特点,可以更方便地满足用户需要。标准液晶消色差波片的设计波长范围有400-700 nm、600-800 nm和700-1100 nm可选,延迟量有λ/2和λ/4可选,安装于标准SM1透镜套筒中,套筒表面刻有产品型号、延迟量、工作波长及波片快轴标识线,方便客户辨别和使用。除了标准产品外,LBTEK 还提供参数规格等的灵活定制,具体定制需求,请联系LBTEK技术支持。

示意图
通用参数
元件材质
液晶聚合物/N-BK7窗口片
反射率
Ravg<0.5 %(0°入射角)
元件尺寸
Ø25.4×2.7 mm
入射角(AOI)
±15 °
通光孔径
Ø21.5 mm
延迟量均匀性
±5 nm
表面光洁度(划痕/麻点)
60/40
透射波前差
<λ/2@633 nm
机械外壳规格
SM1-8A-SP(带D型台阶)
透射光偏转(未安装机械外壳)
<1 arcmin
工作温度
-20~80 ℃
透射光偏转(已安装机械外壳)
<10 arcmin

LBTEK液晶消色差波片——技术说明

 

一、概述

 LBTEK液晶消色差波片(Achromatic Wave Plate,AWP)采用N-BK7玻璃基底和液晶聚合物(Liquid Crystal Polymers,LCP)材料,由3层液晶真零级波片以一定角度设计组合而成。单层LCP薄膜液晶分子快轴取向一致,3层LCP薄膜按照设计角度叠加构成消色差波片整体快轴取向,通过控制每层液晶聚合物薄膜的膜层厚度及相对快轴角度来控制总体的延迟量。消色差二分之一波片(Achromatic Half-Wave Plate,AHWP)在设计波段内的相位延迟为π,消色差四分之一波片(Achromatic Quarter-Wave Plate,AQWP)的相位延迟为π/2。

LBTEK液晶消色差二分之一波片常用于偏转线偏振光的偏振方向,液晶消色差四分之一波片常用于将线偏振光变为圆偏振光。液晶消色差波片具有近似真零级特性,支持大入射角,对波长和温度变化敏感度较低。与传统单波长波片相比,不限制于特定工作波长,可实现一个波段内偏振光偏振态或偏振方向的改变;与传统消色差波片相比,其具有波段、基底尺寸形状可根据需要更改、支持超大口径制作等特点,可以更方便地满足用户需要。因此,液晶消色差波片在多波段、宽光谱工作的复杂物理光学仪器中有广泛的应用前景,如结构光照明显微系统、光谱椭偏仪、太阳磁场望远镜等。

二、产品结构

1. 外观结构

LBTEK液晶消色差波片基于N-BK7玻璃基底和液晶聚合物双折射材料,通过光控取向工艺制成,呈现为“3层辅助玻璃衬底+3层LCP功能膜层”的多层叠加结构,光学元件带有D型切边设计,切边平行于快轴方向。液晶消色差波片安装于标准SM1透镜套筒中,套筒表面标注了产品的型号、延迟量及适用波段,并用2条相对刻线来标记波片快轴方向,方便用户在光路系统中快速区分产品参数、进行元件调试及使用。

   

图1 LBTEK液晶消色差波片产品结构图

 

2. 结构原理

LBTEK液晶聚合物波片是利用液晶聚合物的双折射特性制做而成,入射光经过波片后产生两束折射光(o光和e光),由于两束光的折射率不同从而产生相位差,以此来实现入射光偏振方向的变化或偏振态的改变。根据公式 δ=2πΔnd/λ 同种材料的折射率差ΔnΔn=no-ne不变,液晶聚合物薄膜厚度d一定时,不同波长的相位延迟存在差异,这对于宽光谱范围应用场景就不适用。因此对于宽光谱、多波段的使用场景,液晶聚合物消色差波片更能满足需求。

通过已有文献可知,由同种双折射材料组成消色差波片的条件为:①组合波片个数为奇数个;②位于中间的波片在中心波长下的相位延迟为π;③以中间片为对称轴,位于两边的波片延迟量和快轴方向一致。依据这一原理,LBTEK液晶聚合物消色差波片是由三层液晶聚合物波片以固定角度贴合而成,顶层和底层液晶分子快轴方向一致,中间层液晶分子快轴偏转一定角度,通过控制每层薄膜的延迟量及中间层快轴偏转角度来实现需要波段的消色差。

图2.2 LBTEK液晶消色差波片结构原理图

 

三、偏振调制特性

1.液晶消色差二分之一波片

液晶消色差二分之一波片(AHWP)常用于偏转某一波段内线偏振光的偏振方向,其作用机理与传统二分之一波片一致:当入射光的偏振方向与波片快轴夹角为θ时,经过AHWP出射后,线偏振光的偏振方向朝着快轴一侧偏转2θ角度。

图3.1 液晶消色差1/2波片偏振态调制图

2.液晶消色差四分之一波片

 液晶消色差四分之一波片(AQWP)常用于将某一波段内的线偏振光转变为圆偏振光,其作用机理与传统四分之一波片一致:当线偏振光与波片快轴重合入射时,经过AQWP后出射光仍为线偏振光;当线偏振光与波片快轴成一定角度入射时,经过AQWP后出射光为椭圆偏振光。特别的是,当入射线偏振光与波片快轴夹角为+45°时,出射光为左旋圆偏光;当入射线偏振光与波片快轴夹角为-45°时,出射光为右旋圆偏光。

图3.2 液晶消色差1/4波片偏振态调制图

 

四、参数说明

1.外观及尺寸

基于液晶消色差波片本身特性以及客户使用的方便性,我们对产品做了以下设计:

  • 元件采用D型玻璃衬底,直径Ø25.4 mm,切边宽度0.7 mm,一是为了方便多层组合时对准,二是为了在未安装套筒时更方便的找到快轴方向(快轴方向与切边平行);
  • 标品安装有机械外壳(SM1-8A-SP透镜套筒,参数规格在SM1-8A 的基础上增加了D型台阶,方便安装),表面刻有产品型号及快轴标识线,易于辨别和使用。

2.入射角(AOI)

液晶消色差波片和其他液晶聚合物波片一样,其作用原理是利用双折射材料本身的双折射特性,因此膜层厚度是影响延迟量的关键因素:

  • 为了保证最好的延迟量精度及使用性能,该产品一般在正入射条件下使用;
  • 非正入射时,光入射的膜层厚度会发生变化,导致延迟量发生变化,经测试,入射光在±15°范围内入射,波片的延迟量误差均在允许范围内。

3.快轴精度

液晶消色差波片的主要功能结构是三层液晶聚合物薄膜,由于每层LCP薄膜的延迟量及三层快轴角度对准都存在些许误差,导致设计波段内不同波长的快轴也存在些许偏差:

  • 经过对标品测试,在400-700 nm波段,不同波长快轴偏差在±5°;在600-800 nm和700-1100 nm波段,不同波长快轴角度偏差在±3°;
  • 为了方便在系统中进行快轴调节,推荐和我们的旋转调整架CRM-1AS/CRM-1ADS/CPRM-1A搭配使用,具体可参考相关详情页。

LBTEK液晶消色差波片——定制能力

 

液晶消色差波片定制参数表
项目 范围
外观形态 机械外壳

有/无

SM05/SM1/SM2透镜套筒/其他定制外壳

玻璃基片材质 N-BK7/UVFS/其他材质
尺寸规格 基片几何形状 支持多种异形切割(D型、圆形、多边形)
基片尺寸 5~160 mm(边长或直径)
通光孔径 ≤90 %×基片内接圆直径
光学参数 设计波长 400-1100 nm(任意连续300 nm波段范围)
延迟量 λ/4、λ/2
增透膜

Ravg<0.5 %@400~700 nm;

Ravg<0.5 %@700~1100 nm;

Ravg<0.5 %@400~1100 nm;

用户自定义增透膜

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!

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液晶消色差二分之一波片
  • 液晶聚合物/N-BK7窗口片
  • 通光孔径:Ø 21.5 mm
  • 常用于偏转线偏振光的偏振方向

LBTEK 液晶消色差二分之一波片常用于偏转设计波段内线偏振光的偏振方向,线偏振光经过消色差二分之一波片后,产生的光程差为λ/2,相位延迟为π。其安装于标准SM1透镜套筒中,套筒表面上刻有产品型号、延迟量、设计波长及快轴方向等参数,方便用户快速识别使用。

LBTEK 消色差波片常安装于旋转调整架CRM-1A
产品型号 工作波长 延迟量 对比 单价 发货日期 购物车
AHWP25-VIS-A-M 400~700 nm λ/2
¥3600 2周
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AHWP25-VNIR-A-M 600~800 nm λ/2
¥3600 2周
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AHWP25-SNIR-A-M 700~1100 nm λ/2
¥3600 2周
加入购物车
液晶消色差四分之一波片
  • 液晶聚合物/N-BK7窗口片
  • 通光孔径:Ø 21.5 mm
  • 常用于线偏振光转换为圆偏振光

LBTEK 液晶消色差四分之一波片常用于将设计波段内的线偏振光转换为圆偏振光,线偏振光经过消色差四分之一波片后,产生的光程差为λ/4,相位延迟为π/2。其安装于标准SM1透镜套筒中,套筒表面上刻有产品型号、延迟量、设计波长及快轴方向等参数,方便用户快速识别使用。

LBTEK 消色差波片常安装于旋转调整架CRM-1AS
产品型号 工作波长 延迟量 对比 单价 发货日期 购物车
AQWP25-VIS-A-M 400~700 nm λ/4
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AQWP25-VNIR-A-M 600~800 nm λ/4
¥3600 2周
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AQWP25-SNIR-A-M 700~1100 nm λ/4
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