Спиральная фазовая пластина LBTEK – пример применения

1. Система оптических пинцетов

В луче LG каждый фотон имеет орбитальный угловой момент, который может быть передан освещенной частице, чтобы вызвать вращение конкретной частицы. Используя взаимодействие между световыми лучами с угловым моментом и атомами, микронами или наночастицами и биологическими макромолекулами, эти частицы можно захватывать или вращать для достижения функции так называемого «оптического пинцета» или «оптического ключа».

Рисунок 1. Система оптических пинцетов LBTEK.

2. Система микроскопии сверхвысокого разрешения.

Как луч с центральной особой точкой, луч LG может использоваться в системах визуализации микроскопии сверхвысокого разрешения (STED). Как показано на рисунке, источником возбуждающего света является гауссовский луч в режиме TEM00, источником подавляющего возбуждающего света является луч LG, а элементом с маркировкой VPP является спиральная фазовая пластинка. Когда возбуждающий луч и подавляющий возбуждающий луч фокусируются на поверхности изображения с помощью объектива одновременно, длина волны флуоресценции, возбуждаемой центральной областью, освещенной только источником возбуждающего света, равна λ 1 _, в то время как флуоресценция возбуждается кольцевая область, одновременно освещаемая возбуждающим лучом и подавляющим возбуждающим лучом. Длина волны равна λ ₂ . Согласно принципу предела оптической дифракции, пятно источника возбуждающего света и размер луча подавляющего лазера соответствуют пределу дифракции, поэтому площадь центра флуоресценции с возбуждаемой длиной волны λ ₁ меньше предела оптической дифракции. В соответствии с конфокальной оптической структурой объектив одновременно собирает два луча возбуждающей флуоресценции. Добавление узкополосного фильтра перед детектором APD может гарантировать, что будет отображаться только флуоресценция с длиной волны λ _{2 .} В результате точность изображения этого микроскопа превышает дифракционный предел обычных оптических микроскопов.

Рисунок 2. Принципиальная схема системы визуализации микроскопии сверхвысокого разрешения.

Цитата: Фортенберри, Рэнс и др. «Тонкопленочные оптические фильтры для приложений фазового контроля»,  PHOTONICS SPECTRA  49.12 (2015): 47-50.

3. Другие направления применения

Луч LG можно использовать в качестве носителя ОАМ (орбитального углового момента света), поэтому его можно применять в областях, связанных с ОАМ, включая оптические манипуляции, нелинейную оптику, оптическую связь, обработку материалов, визуализацию и т. д.; чистота луча LG. В процессе распространения сложное распределение амплитуды может быть восстановлено за счет формирования линзы, он имеет два квантовых числа в угловом и радиальном направлениях, имеет наилучшую добротность луча и может поддерживать хорошее кольцевое распределение интенсивности света во время Эти преимущества делают LG Режим может применяться в области точных измерений и обнаружения, режим LG высокого порядка может эффективно уменьшить тепловое воздействие мощного лазера на линзу.Для лучей LG с одинаковой перетяжкой луча w ₀ и та же энергия, световое пятно того же сечения _{Диаметр} Генерируемый тепловой шум также меньше Эта характеристика луча LG может быть применена к системе LIGO устройства обнаружения гравитационных волн; индекс Также было доказано, что луч LG обладает квантовыми свойствами, поэтому в области квантовой информации луч LG высокой чистоты может улучшить смешивание радиальных и угловых квантовых корреляций.

Спиральная фазовая пластина LBTEK – Техническое описание

I. Обзор

Спиральная фазовая пластина LBTEK представляет собой дифракционный оптический элемент, который управляет фазой луча, изменяя высоту материала по азимутальному направлению для создания вихревого луча. Падающая плоская волна проходит через спиральную фазовую пластину, создавая вихревой луч со спиральным фазовым волновым фронтом, то есть исходящий свет движется по спирали вдоль оси в направлении распространения, заставляя лучи гасить друг друга на оптической оси, образуя нимб с темной дырой в центре.

Спиральные фазовые пластины обладают преимуществами высокой эффективности, стабильности, простоты эксплуатации и высокого порога повреждения.Они широко используются во многих областях, таких как оптические пинцеты, микроскопы высокого разрешения, обработка информации, измерения топографии и т. д. По сравнению с жидкокристаллическими полимерами, УФ-диоксид кремния имеет низкие характеристики поглощения и более совместим со сценариями применения в ультрафиолетовом диапазоне.

2. Структура продукта

Спиральная фазовая пластина LBTEK изготовлена ​​из кварцевого материала, плавленного УФ-излучением, с использованием технологии рельефа поверхности. Она представляет собой структуру винтовой лестницы. Высота ступеней постепенно увеличивается в направлении вращения спирали. Она может формировать падающий плоский свет в вихревой свет с спиральный фазовый фронт волны. Стандартный размер компонентов спиральной фазовой пластины составляет 10×10 мм, а прозрачная апертура — 9×9 мм. Все они установлены в соответствующий механический корпус с внешним диаметром Ø 2 5,4 мм и подходят к стандартному 1-дюймовому оптическому корпусу. крепление компонентов. На поверхности механической оболочки изделия выгравирован логотип и соответствующая модель продукта.Если нет специальных инструкций, выгравированная поверхность, как правило, представляет собой рекомендуемую поверхность падения луча, которую клиентам удобно различать и использовать во время отладки. процесс.

Рисунок 1. Принципиальная схема структуры продукта спиральной фазовой пластины.

3. Производительность продукта

Спиральная фазовая пластина LBTEK может преобразовывать падающий гауссов пучок моды TEM00 в распределение интенсивности Лагерра-Гаусса типа «полого отверстия». Падающая плоская волна проходит через спиральную фазовую пластину, создавая вихревой луч со спиральным фазовым волновым фронтом, то есть исходящий свет движется по спирали вдоль оси в направлении распространения, заставляя лучи гасить друг друга на оптической оси, образуя нимб с темной дырой в центре. Для спиральных фазовых пластин с разными порядками m, чем меньше значение m, тем меньше размер темной дыры в центре выходящего пучка; и наоборот, чем больше значение m, тем больше размер темной дыры. в центре исходящего луча.

Рис. 2. Сравнение распределения интенсивности выходного света m-спиральных фазовых пластинок разных порядков.

4. Описание параметров

1. Заказать м

Порядок m представляет собой топологический заряд. Для вихревых волновых пластин разных порядков m:

• При генерации вихревого пучка можно получить вихревой свет с l=m;
• Обращая внимание на распределение энергии выходящего луча, чем меньше порядок выбранной вихревой волновой пластины m, тем меньше размер центрального отверстия луча.

2. Выравнивание по центру

Для идеальной спиральной фазовой пластины центр вращения ступени расположен в центре круга подложки. Когда падающий свет не совмещен с центром, кольцевое распределение интенсивности излучаемого света будет иметь очевидную асимметрию, что является так- называется «серповидным распределением интенсивности», как показано ниже. Наблюдая за распределением интенсивности излучаемого света и регулируя спиральную фазовую пластину в направлении появления «серповидного распределения интенсивности», можно получить лучший эффект выравнивания по центру . Более точную регулировку выравнивания по центру можно выполнить с помощью нашего крепления для регулировки смещения по оси XY TXY1 .

Рисунок 3. Когда падающий свет не совпадает с центром спиральной фазовой пластинки, распределение энергии исходящего света (в качестве примера m=1)

3. Порог повреждения

Эталонное значение порога повреждения спиральной фазовой пластины LBTEK составляет:

• 3 Дж/см^2 при 355 нм, 10 нс, 10 Гц;
• 5 Дж/см^2 при 532 нм, 10 нс, 10 Гц;
• 10 Дж/см^2 при 1064 нм, 10 нс, 10 Гц.

Спиральная фазовая пластина LBTEK — возможности индивидуальной настройки

Если нужные вам параметры не включены в приведенную выше таблицу, обратитесь за подробностями в техническую поддержку LBTEK!