Матрица вихревых волновых пластин LBTEK – пример применения

1. Лазерная обработка

Специальное сфокусированное световое поле, образованное радиально поляризованным светом, обладает особыми свойствами, такими как сильное проникновение и высокая концентрированная интенсивность света.В сочетании с уникальной пространственной структурой радиально поляризованный свет может использоваться в сценах, требующих высоких характеристик поляризации, таких как обработка металлов. Эффективность примерно в 2 раза выше, чем у света с круговой поляризацией. Сфокусированное световое поле углово поляризованного света может иметь более высокое отношение ширины к глубине, чем другие распределения поляризации, и может использоваться для обработки микроотверстий с высокими требованиями к отношению ширины к глубине; кроме того, при использовании углово поляризованного света может эффективно увеличить длину сверхбыстрой лазерной нити, тем самым улучшая производительность и эффективность прецизионной лазерной обработки.Он имеет очевидные преимущества при резке стекла, обработке полупроводников, прецизионном лазерном сверлении и т. д.

Рисунок 1. Сравнение глубины обработки радиально поляризованного света и света с угловой поляризацией.

2. 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 2. Система оптических пинцетов LBTEK на основе вихревой волновой пластины.

3. Система визуализации 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, а источником возбуждающего света подавления является луч LG.Компонентами, обозначенными как VPP, могут быть вихревые волновые пластины, спиральные фазовые пластины, пространственные модуляторы света и т. д. Когда возбуждающий луч и подавляющий возбуждающий луч фокусируются на поверхности изображения с помощью объектива одновременно, длина волны флуоресценции, возбуждаемой только центральной областью, освещенной источником возбуждающего света, равна λ1, а длина волны флуоресценции, возбуждаемая кольцевым Площадь, освещаемая одновременно лучом возбуждения и лучом подавления возбуждения, равна λ2. В соответствии с принципом предела оптической дифракции, пятно источника возбуждающего света и размер луча подавляющего лазера соответствуют пределу дифракции, поэтому площадь центра флуоресценции с возбуждаемой длиной волны λ1 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 λ2. В результате точность изображения этого микроскопа превышает дифракционный предел обычных оптических микроскопов.

Рисунок 3. Принципиальная схема системы визуализации микроскопии сверхвысокого разрешения.

4. 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 w0 и той же энергии, размер пятна при том же сечении Диаметр пропорционален (2p+| l |+1)/2, поэтому плотность энергии пропорциональна M2=2p+| l |+1, так как l и p увеличиваются, плотность мощности становится все меньше и меньше, а плотность мощности, генерируемая линзой, становится все меньше и меньше.Тепловой шум также меньше.Эта характеристика луча LG может быть применена к системе LIGO обнаружения гравитационных волн устройство; также было доказано, что индекс луча LG обладает квантовыми свойствами. Поэтому в области квантовой информации луч LG высокой чистоты может увеличить путь смешивания. Квантовая корреляция между направлением и углом.

Массив вихревых волновых пластин LBTEK – Техническое описание

I. Обзор

Массив вихревых замедлителей LBTEK (VRA) основан на стеклянной подложке N-BK7 и материалах жидкокристаллических полимеров (LCP).Блок вихревых волновых пластин m = 1-9 разделен или интегрированная форма объединена в матрицу 3 × 3 и установлена. в стандартном тубусе объектива SM1 или специально изготовленном механическом приспособлении.

В зависимости от состояния поляризации падающего луча его можно использовать для создания массива вихревых лучей с l = ± 1-9 или различных массивов векторно-поляризованных лучей.

По сравнению с однокристальными вихревыми волновыми пластинами, массивы вихревых волновых пластин имеют более высокую степень интеграции и их проще использовать в приложениях, связанных с массивами вихревых пучков; в то же время они сохраняют преимущества эффективной, стабильной и простой эксплуатации. плоские оптические элементы; они действительно нулевые. Особенности Stage также помогают добиться более низкой чувствительности к длине волны, более высокой температурной стабильности и более широкого диапазона углов падения.

2. Структура внешнего вида

Массив пластин с разделенными вихревыми волнами LBTEK устанавливает пластины с вихревыми волнами размером m = 1-9 в полдюйма в специально разработанном приспособлении, представляющем распределение разделенной квадратной решетки 3 × 3 между соседними блоками пластин с вихревыми волнами. Расстояние между центрами составляет 15 мм. По порядку распределения слева направо и сверху вниз порядок m вихревой волновой пластины равен 1-9. Над каждой вихревой волновой пластиной указан порядок m, а внизу механического корпуса указана модель изделия.

Рисунок 1. Внешний вид массива пластин с разделенными вихревыми волнами LBTEK.

Интегрированная матрица вихревых волновых пластин LBTEK объединяет вихревые волновые пластины с m = 1–9 и размером блока 5 × 5 мм на 1-дюймовой подложке с общим прозрачным отверстием 15 × 15 мм. По порядку распределения слева направо и сверху вниз порядок m вихревой волновой пластины равен 1-9. Модель продукта маркирована на 1-дюймовой механической втулке, а выгравированные линии и точки используются в качестве отметок, помогающих различать положения блоков вихревых волновых пластин каждого заказа, а именно: с выгравированными линиями + точечными метками и только с выгравированными линиями. Два отмеченных места представляют собой пластины вихревых волн с m=1 и m=9 соответственно, а в пластинах с вихревыми волнами с m=1, вращающихся от выгравированной линии к направлению точки, порядок m равен 1. , 2 и 3 в возрастающем направлении.

Рис. 2. Принципиальная схема внешнего вида интегрированной решетки вихревых волновых пластин LBTEK.