Схема применения сборки ахроматической вихревой волновой пластины LBTEK

① Крепление для регулировки смещения XY коаксиальной системы 30 мм  TXY1 ×1

② Ахроматическая вихревая волновая пластина AVR1-VIS ×1

 

Ахроматическая вихревая волновая 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». Ахроматические вихревые волновые пластины могут снизить требования к источникам света и позволить источникам света широкого спектра генерировать вихревые лучи.

Рисунок 1. Система оптических пинцетов LBTEK на основе вихревой волновой пластины.

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, а источником подавляющего возбуждающего света является луч LG.Компонент с маркировкой VPP может представлять собой ахроматическую вихревую волновую пластину, которая не чувствительна к длине волны и может реализовывать несколько -волновые приложения без замены компонентов. 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.

Ахроматическая вихревая волновая пластина LBTEK – Техническое описание

I. Обзор

Ахроматический вихревой замедлитель LBTEK (AVR) использует стеклянную подложку N-BK7 и жидкокристаллический полимерный материал (LCP) и состоит из трех слоев вихревых пластин жидкокристаллического полимера, спроектированных и объединенных под определенным углом, ориентацией быстрой оси жидкого кристалла. Молекулы однослойной вихревой волновой пластины согласованы вдоль радиального направления подложки и непрерывно градиентны в угловом направлении, каждая с запаздыванием λ/2; трехслойная вихревая волновая пластинка наложена в соответствии с расчетным углом к образуют ахроматическую вихревую волновую пластинку с общей ориентацией быстрой оси и ее общим замедлением λ/2.

Как и вихревая волновая пластинка, ахроматическая вихревая волновая пластинка обладает оптическими свойствами, зависящими от поляризации.В пределах спроектированной широкой полосы спектра, в зависимости от состояния поляризации падающего луча, ее можно использовать для генерации векторно-поляризованных пучков или вихрей со спиральными фазовыми волновыми фронтами. Луч может преобразовывать гауссов луч в режиме TEM00 в луч с распределением интенсивности типа «полого отверстия». По сравнению с традиционными методами управления световым полем, вихревые волновые пластины обладают преимуществами высокой эффективности, стабильности, простоты эксплуатации и специфических функций.По сравнению с одноволновыми вихревыми волновыми пластинами, ахроматические вихревые волновые пластины не ограничиваются конкретными задачами.Длина волны, широкая. подходит источник света спектра. Ахроматические вихревые волновые пластины имеют хорошие перспективы применения во многих областях применения, таких как лазерная обработка, манипулирование и захват частиц, оптическая связь и системы визуализации микроскопии сверхвысокого разрешения.

2. Структура внешнего вида

1. Внешний вид продукта

Ахроматическая вихревая волновая пластина LBTEK основана на стеклянной подложке N-BK7 и жидкокристаллическом полимерном двулучепреломляющем материале и изготавливается с помощью процесса управляемой светом ориентации. Она представляет собой многослойную суперпозиционную структуру: «3 слоя стеклянной подложки + 3 слоя Функциональные слои пленки LCP», оптический элемент имеет D-образную кромку для облегчения установки и выравнивания. Ахроматическая вихревая волновая пластина установлена ​​в стандартном корпусе объектива SM1. Модель и название продукта отмечены на поверхности втулки, а центральная точка вихревой волновой пластины отмечена 4 выгравированными линиями, чтобы пользователи могли быстро различать изделия в оптической системе.Параметры и отладка компонентов.

Рис. 1. Внешний вид и структура ахроматической вихревой волновой пластинки.

2. Распределение по быстрой оси

В слое LCP вихревой волновой пластины ориентация быстрой оси молекул жидкого кристалла постоянна вдоль радиального направления подложки и непрерывно градиента вдоль углового направления подложки.

Среди них m - порядок пластины вихревых волн, Φ - направление быстрой оси в определенном положении на пластине вихревых волн, φ - угол между радиальным направлением и линией нулевого градуса в определенном положении и θ — направление быстрой оси на линии нулевого градуса.

Ахроматическая вихревая волновая пластина состоит из трех слоев вихревых волновых пластин. Ее эквивалентная быстрая ось также следует приведенной выше формуле, и ее распределение соответствует распределению вихревой волновой пластины.

Рисунок 2. Пример эквивалентного распределения по быстрой оси ахроматической вихревой волновой пластинки, m=1, 2.

3. Оптические свойства

1. Характеристики фазовой модуляции широкого спектра, зависящие от поляризации.

Рис. 3. Принципиальная схема генерации радиального и углового поляризованного луча.

• Когда падающий свет представляет собой свет с круговой поляризацией, ахроматическая вихревая волновая пластинка может генерировать вихревой луч со спиральным фазовым волновым фронтом, а состояние круговой поляризации исходящего вихревого луча противоположно состоянию падающего света, то есть: когда падающий свет Свет имеет левостороннюю круговую поляризацию. Когда падающий свет представляет собой правосторонний круговой поляризованный свет, ахроматическая вихревая волновая пластинка может создавать вихревой луч с правой круговой поляризацией l=m; когда падающий свет представляет собой правосторонний круговой поляризованный свет, ахроматический свет имеет правостороннюю круговую поляризацию. вихревая волновая пластинка может производить свет с левой круговой поляризацией l=-m.

• В расчетном диапазоне длин волн, когда падающий свет представляет собой линейно поляризованный свет, ахроматическая вихревая волновая пластинка может генерировать векторно поляризованный луч, то есть направление поляризации каждой точки поперечного сечения луча выглядит как неравномерно распределенная линейно поляризованный луч. При использовании ахроматической вихревой волновой пластины m=1 возникают две особые ситуации: если направление поляризации падающего поляризованного света параллельно быстрой оси 0° ахроматической вихревой волновой пластинки m=1, то исходящий луч направлен радиально. поляризованный луч, то есть направление линейной поляризации каждой точки поперечного сечения луча параллельно радиальному направлению; если направление поляризации падающего поляризованного света перпендикулярно быстрой оси 0° ахроматического вихря m=1. волновая пластинка, то выходящий луч. Это луч с угловой поляризацией, то есть направление линейной поляризации в каждой точке поперечного сечения луча перпендикулярно радиальному направлению.

Рис. 4. Схема генерации вихревого пучка.

2. Характеристики преобразования распределения энергии луча

Ахроматическая вихревая волновая пластина LBTEK может преобразовывать падающий гауссов пучок одноволновой моды TEM00 в пределах расчетного диапазона в луч с распределением интенсивности типа «полой дыры». Для ахроматических вихревых волновых пластин с разными порядками m чем меньше значение m, тем меньше размер центрального отверстия выходящего пучка; и наоборот, чем больше значение m, тем больше размер центрального отверстия выходящего пучка. исходящий луч. Текущий стандартный продукт ахроматической вихревой волновой пластины LBTEK имеет спецификацию m = 1. По вопросам индивидуальной настройки других заказов обращайтесь в службу технической поддержки LBTEK

Рис. 5. Сравнение распределения интенсивности выходящего света из ахроматических вихревых волновых пластин разных порядков m.

4. Описание параметров

1. Заказать м

Порядок m представляет собой топологический заряд. Каждый раз, когда m увеличивается на 1, быстрое изменение оси ахроматической вихревой волновой пластины увеличивается на 180°. Для ахроматических вихревых волновых пластин разных порядков m:

• При генерации векторно-поляризованного луча можно получить различные распределения линейной поляризации: каждый раз, когда m увеличивается на 1, изменение направления линейной поляризации векторно-поляризованного луча увеличивается на 360°;
• При генерации вихревого пучка можно получить вихревой свет с l=±m;
• Обращая внимание на распределение энергии выходящего пучка, чем меньше порядок m выбранной ахроматической вихревой волновой пластинки, тем меньше размер центрального отверстия пучка.

2. Смещение центра

Для идеальной ахроматической вихревой волновой пластины центр изменения угла быстрой оси должен располагаться в центре круга подложки. Чрезмерное смещение центра будет вредным для выравнивания центра падающего света ахроматической вихревой волновой пластины, особенно при использовании При использовании в коаксиальных системах. Поэтому мы ограничиваем смещение центра ахроматической вихревой волновой пластины точностью до 0,5 мм. Более точную регулировку выравнивания по центру можно выполнить с помощью нашего крепления смещения xy TXY1 .

Что касается выравнивания по центру: когда падающий свет не совмещен с центром ахроматической вихревой волновой пластины, кольцевое распределение интенсивности излучаемого света будет иметь очевидную асимметрию, которая представляет собой так называемое «серповидное распределение интенсивности», как показано на рисунке. рисунок ниже. Наблюдая за интенсивностью распределения излучаемого света и регулируя ахроматическую вихревую волновую пластину в направлении, где появляется «серповидное распределение интенсивности», можно получить лучший эффект выравнивания по центру.

Рисунок 6. Когда падающий свет не совпадает с центром ахроматической вихревой волновой пластинки, распределение энергии выходящего света

3. Ошибка смещения центра.

Ахроматическая вихревая волновая пластина состоит из трех вихревых волновых пластин, выровненных и соединенных под определенным углом. В идеале центры трех вихревых волновых пластин идеально выровнены. Однако из-за ошибки ламинирования между 3 вихревые пластины, смещение центра. В соответствии с текущей точностью процесса ошибка смещения центра ахроматической вихревой волновой пластины устанавливается в пределах 50 мкм.

4. Видимость

Параметр видимости можно использовать как характеристику ахроматического эффекта ахроматической вихревой пластины.

Ахроматическая вихревая волновая пластина помещается между двумя ортогональными поляризаторами.Падающий свет широкого спектра поляризуется в линейно поляризованный свет, а исходящий векторно-поляризованный свет широкого спектра после анализа вызывает затухание. На окружности при различных радиусах пятна угасания выбирают максимальное значение силы света определенной точки в точке негашения I _max и выбирают минимальное значение силы света определенной точки в точке негашения как я _мин . Тогда видимость рассчитывается как:

Будут разные значения видимости для окружности пятна угасания на разных радиусах, а также для белого света и разных одиночных длин волн. Несколько значений видимости, полученные с использованием радиуса в качестве независимой переменной, составляют кривую видимости. Если кривые видимости различных одноволновых источников света в расчетном диапазоне в основном одинаковы, это означает, что продукт имеет лучший ахроматический эффект.

Рисунок 7. Изображения интенсивности излучаемого AVR1-VIS света на разных длинах волн после поляризационного анализа.

(Различные оттенки серого представляют собой компоненты разной длины волны источника белого света; данные о видимости и кривые см. на странице «Кривая» Видимость AVR1-VIS)

 

 

Ахроматическая вихревая волновая пластина LBTEK – возможности индивидуальной настройки

В дополнение к существующей стандартной продукции, ахроматические вихревые волновые пластины LBTEK также обеспечивают гибкую настройку различных характеристик параметров:

Таблица параметров ахроматической вихревой волновой пластины по индивидуальному заказу
проект		объем
Появление	Механический корпус	да нет; Тубус объектива SM05/SM1/SM2/другие корпуса по индивидуальному заказу
	стеклянная подложка	С/без защитного стекла; Н-БК7/УВФС/другие материалы
Размеры	Геометрия подложки	Поддерживает различные виды резки специальной формы (D-образную, круглую, многоугольную и т. д.).
	Размер подложки	5-160 мм (длина или диаметр стороны)
	прозрачная апертура	≤90%×диаметр вписанной окружности подложки
Оптические параметры	Заказать м	±1-8
	Рабочая длина волны λ	400–1100 нм (любой непрерывный диапазон 300 нм)
	AR-покрытие	Ravg<0,5% при 400–700 нм; Ravg<0,5% при 700–1100 нм; Пользовательское антиотражающее покрытие

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