Жидкокристаллический регулируемый замедлитель LBTEK – техническое описание
I. Обзор
Жидкокристаллический регулируемый замедлитель LBTEK (LCVR) основан на нематических жидких кристаллах и стеклянных материалах ITO и изготовлен из антипараллельных жидкокристаллических ячеек. Он установлен в механическом корпусе и поставляется с проводкой. Он разделен на компенсацию незамедления. и с Существует два типа компенсации задержки. Под действием фрикционной ориентации слоя полиимида (PI) ориентация быстрой оси молекул жидкого кристалла одинакова во всей плоскости элемента.При приложении внешнего переменного напряжения ( постоянное напряжение не может быть приложено ) некомпенсированный жидкий кристалл Ячейка может достигать задержки Величина задержки гибко регулируется от десятков нанометров до λ/2. Компенсированная жидкокристаллическая ячейка может достигать диапазона регулировки задержки от 0 до λ/2.
Благодаря регулируемым характеристикам замедления жидкокристаллический регулируемый замедлитель LBTEK имеет два типичных применения: при использовании в качестве модулятора поляризации направление поляризации падающего поляризованного света составляет 45° к быстрой оси жидкокристаллического регулируемого замедлителя, что позволяет Диапазон регулировки Самый широкий; при использовании в качестве чисто фазового замедлителя направление поляризации падающего поляризованного света должно быть 0° относительно быстрой оси жидкокристаллического переменного замедлителя.
Его регулировка задержки не зависит от механических компонентов, имеет быстрое время отклика, применима к широкому спектру и может обеспечить широкий диапазон рабочих температур и хорошую однородность задержки.Это настраиваемый продукт с волновой пластиной с превосходными характеристиками.
2. Внешний вид продукта
Жидкокристаллический регулируемый замедлитель LBTEK основан на нематических жидких кристаллах и стеклянных материалах ITO и изготовлен из антипараллельной жидкокристаллической ячейки и полиимидного процесса ориентации трением. Форма представляет собой сэндвич «передняя и задняя офсетная стеклянная подложка + средний слой нематического жидкого кристалла». состав. Слои ITO передней и задней подложек ЖК-элемента подключаются отдельно и заключены в механический корпус, совместимый с креплениями оптических компонентов диаметром 1 или 2 дюйма . На механическом корпусе отмечены ключевые параметры, такие как название и модель продукта, а направление быстрой оси продукта отмечено длинной сплошной линией, чтобы пользователи могли быстро различать параметры продукта и отлаживать компоненты в оптической системе.

Рисунок 1. Структура жидкокристаллического регулируемого замедлителя LBTEK (в качестве примера взят жидкокристаллический регулируемый замедлитель диаметром 1 дюйм).
3. Оптические свойства
1. Величина задержки регулируется.
Функция жидкокристаллического переменного замедлителя LBTEK в основном реализуется за счет слоя нематического жидкого кристалла в жидкокристаллической ячейке. При отсутствии внешнего напряжения молекулы жидкого кристалла выстраиваются вдоль направления трения под действием полиимидного слоя; при подаче внешнего переменного напряжения через проводящий слой ITO стеклянной подложки молекулы жидкого кристалла выстраиваются под действием Степень изменения направления связана с амплитудой напряжения, и когда напряжение увеличивается до определенного уровня, направление расположения почти не будет меняться.
Таким образом, макроскопические оптические свойства жидкокристаллического переменного замедлителя, основанные на свойствах двойного лучепреломления жидкокристаллического материала, следующие:
- В направлении, параллельном поверхности компонента, направление быстрой оси жидкокристаллического переменного замедлителя всегда остается неизменным; в направлении, перпендикулярном поверхности компонента, изменения в направлении расположения молекул жидкого кристалла вызовут изменения в величине замедления, конкретно при внешнем переменном напряжении.уменьшается с увеличением.
- Для света разных длин волн верхний предел величины замедления жидкокристаллического переменного замедлителя различен, что связано с собственными параметрами жидкокристаллического материала и толщиной жидкокристаллической ячейки, но может обеспечить > λ/ 2 в пределах рабочего диапазона.
- Нижний предел величины замедления некомпенсированного жидкокристаллического переменного замедлителя составляет около десятков нанометров.Это связано с тем, что молекулы жидкого кристалла, находящиеся вблизи подложки, меняют направление своей ориентации под действием закрепляющего слоя полиимида и практически не подвержены влиянию нанесенного слоя . напряжение., что приводит к небольшой остающейся задержке; компенсированный жидкокристаллический регулируемый замедлитель добавляет элемент компенсации задержки с направлением быстрой оси, перпендикулярным жидкокристаллической ячейке, что компенсирует небольшую задержку, остающуюся в исходной жидкокристаллической ячейке. , поэтому его задержку можно установить на 0 .
Таким образом, жидкокристаллический регулируемый замедлитель по существу представляет собой анизотропную волновую пластину с регулируемым замедлителем.

Рисунок 2. Принципиальная схема регулируемой величины задержки жидкокристаллического регулируемого замедлителя.
2. Характеристики поляризационной модуляции
Как упоминалось ранее, жидкокристаллический регулируемый замедлитель LBTEK по существу представляет собой анизотропную волновую пластину с регулируемым замедлением, поэтому он имеет характеристики модуляции поляризации, аналогичные полимерным волновым пластинам.
Когда величина замедления жидкокристаллического переменного замедлителя равна λ/2 источника света, он может создавать разность оптических путей λ/2 между обычным светом o светом и необыкновенным светом e светом, то есть разностью фаз π, которая часто используется для изменения линейной поляризации.Направление поляризации света. Если предположить, что угол между направлением поляризации падающего луча поляризованного света и быстрой осью волновой пластинки равен а, то направление поляризации луча после прохождения через полуволновую пластинку повернется 2а в направлении быстрой оси.

Рисунок 3. Функциональная схема жидкокристаллического регулируемого замедлителя при использовании в качестве волновой пластины λ/2.
Когда величина замедления жидкокристаллического регулируемого замедлителя составляет λ/4 источника света, он может создавать разность оптических путей λ/4 между обычным светом или светом и необыкновенным светом e, то есть разностью фаз π/2. , который часто используется для достижения преобразования между поляризацией канала луча и круговой поляризацией. Когда угол между направлением поляризации падающего поляризованного света и быстрой осью волновой пластинки составляет a=45°, выходящий луч преобразуется в свет с круговой поляризацией.

Рисунок 4. Функциональная схема жидкокристаллического регулируемого замедлителя при использовании в качестве волновой пластины λ/4.
4. Описание параметров
1. Параметры, связанные с задержкой
Когда внешнее напряжение переменного тока подается на жидкокристаллический переменный замедлитель, молекулы жидкого кристалла изменяют направление своего выравнивания под воздействием напряжения. Степень изменения зависит от амплитуды напряжения. Когда напряжение увеличивается до определенного уровня, направление выравнивания практически не изменится.Изменения происходят снова. Следовательно, в направлении, перпендикулярном поверхности компонента, величина задержки будет меняться, а именно уменьшаться по мере увеличения внешнего переменного напряжения. Для света разных длин волн верхний предел величины замедления жидкокристаллического переменного замедлителя LBTEK различен, что связано с собственными параметрами жидкокристаллического материала и толщиной жидкокристаллической ячейки, но он может обеспечить > λ/ 2 в пределах рабочего диапазона, без компенсации, жидкокристаллическая переменная Нижний предел величины замедления замедлителя составляет около десятков нанометров Это связано с тем, что молекулы жидкого кристалла, находящиеся вблизи подложки, меняют направление своего выравнивания под действием закрепляющего эффекта полиимида Остаточный: компенсированный жидкокристаллический переменный замедлитель добавляет элемент компенсации замедлителя с направлением быстрой оси, перпендикулярным жидкокристаллической ячейке, что компенсирует небольшое количество задержка остается в исходной жидкокристаллической ячейке, поэтому ее задержку можно отрегулировать до 0.
2. Время ответа
Когда внешнее напряжение переменного тока прикладывается к жидкокристаллическому регулируемому замедлителю, пройдет короткий период времени, когда молекулы жидкого кристалла достигнут желаемого эффекта изменения направления расположения или величины замедлителя. Определим время срабатывания жидкокристаллического переменного замедлителя как сумму времени нарастания задержки от 10 В до полуволнового напряжения и времени спада задержки от полуволнового напряжения до 10 В. Параметр времени отклика связан с такими факторами, как вязкость жидкокристаллического материала, температура окружающей среды и внешнее напряжение.Чем меньше вязкость жидкокристаллического материала, тем выше температура окружающей среды, и чем выше внешнее напряжение, тем короче время ответа. В некоторых сценариях применения, требующих высокочастотной модуляции, параметр времени отклика оказывает большое влияние на производительность жидкокристаллического регулируемого замедлителя. После измерения опорное значение времени отклика жидкокристаллического регулируемого замедлителя LBTEK составляет 15,5/1,5 мс (рост/падение, @25 ℃, LCVR-H10-A/ LCVR-H10C-A/ LCVR-H10-B / LCVR-H10C- B /LCVR-H20-A /LCVR-H20C-A /LCVR-H20-B ) или 40,7/3,1 мс ( подъем /падение, @25 ℃, LCVR-H10-C/ LCVR-H10C-C /LCVR-H20C - B / LCVR-H20-C / LCVR-H20C-C ) , который может удовлетворить требования сценариев применения большинства жидкокристаллических регулируемых замедлителей.
3. Рабочая температура
Нематический жидкий кристалл, основной двулучепреломляющий материал, используемый в жидкокристаллическом регулируемом замедлителе, имеет температурно-чувствительные характеристики.Изменения температуры окружающей среды изменяют внутренние параметры жидкокристаллического материала, тем самым влияя на оптические характеристики жидкокристаллического переменного замедлителя. Диапазон рабочих температур жидкокристаллического регулируемого замедлителя LBTEK составляет -20–45 ° C. В этом диапазоне температур его ключевые оптические свойства и параметры, такие как регулировка задержки и время отклика, не будут демонстрировать очевидных отклонений, но кривая зависимости задержки от напряжения С температурой произойдут незначительные изменения. Поэтому мы рекомендуем при использовании продукта обращаться к кривой зависимости напряжения от задержки, прилагаемой к продукту, для регулировки внешнего напряжения в реальном времени и подтверждения того, что задержка жидкокристаллического регулируемого замедлителя соответствует ожиданиям.
Жидкокристаллический регулируемый замедлитель LBTEK – пример применения
1. Модулятор поляризации.
Благодаря регулируемым характеристикам замедления жидкокристаллический регулируемый замедлитель LBTEK может использоваться в качестве гибкого модулятора поляризации. Если падающий свет представляет собой линейно поляризованный свет, отрегулируйте направление быстрой оси жидкокристаллического переменного замедлителя под углом 45° к направлению поляризации падающего света и подайте на него внешнее напряжение переменного тока, чтобы отрегулировать величину замедления. Поскольку величина замедления жидкокристаллического переменного замедлителя периодически изменяется от 0 до λ/2, состояние поляризации исходящего света будет меняться от линейно поляризованного света (параллельно направлению поляризации падающего света) до правого (левого). изменение эллиптически поляризованного света → левый (правый) циркулярно поляризованный свет → левый (правый) эллиптически поляризованный свет → линейно поляризованный свет (перпендикулярно направлению поляризации падающего света), таким образом достигается функция модуляции поляризации падающего света.

Рисунок 1. Схема принципа работы жидкокристаллического регулируемого замедлителя, используемого в качестве модулятора поляризации.
2. Система лазерного подавления спеклов.
Жидкокристаллический регулируемый замедлитель LBTEK также может использоваться в системах подавления лазерных спеклов. В режиме двойной модуляции напряжения жидкокристаллический регулируемый замедлитель может быстро переключаться между двумя значениями задержки. Когда падающий свет представляет собой левосторонний свет с круговой поляризацией, отрегулируйте напряжение, чтобы переключить величину замедления жидкокристаллического переменного замедлителя на высокой частоте (около 50 Гц) между λ и λ/2, и состояние поляризации исходящего света изменится. затем переключайтесь между светом с левосторонней круговой поляризацией и светом с левой круговой поляризацией, чередуя состояние и состояние правосторонней круговой поляризации. Световой луч, состояние поляризации которого переключается на высокой частоте, падает на жидкокристаллическую поляризационную решетку. Из-за связанных с поляризацией дихотомических характеристик луча поляризационной решетки ее выходной свет будет переключаться на высокой частоте между уровнями ±1. Два выходных источника света подключаются к оптическому волокну через линзу для передачи, а затем освещаются МАСКОЙ равномерным светом и формируются через линзу. Благодаря высокочастотному переключению двух изображений и сохранению характеристик зрения человеческого глаза, пятна в процессе лазерной визуализации устраняются, что приводит к более высокому качеству изображения.

Рис. 2. Оптическая схема жидкокристаллического переменного замедлителя, используемого в системе лазерного подавления спеклов.