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用于產(chǎn)生渦流的可變螺旋板 (VSP)

線性入口可轉(zhuǎn)換為各種偏振分布

圓偏振平面波轉(zhuǎn)化為螺旋波

具有 2 拓撲電荷的螺旋板內(nèi)液晶的排列

用于產(chǎn)生渦流的可變螺旋板 (VSP)是一種無源液晶光學(xué)元件,，能夠?qū)⒑唵蔚募す馐薷臑闇u旋光束、具有軌道動量 (L=1 或 L=2) 的徑向偏振光束,。 VSP 是一種全透明的光學(xué)元件,，沒有散射或衍射光損失（除了材料的吸收損失）。 通過將 VSP 放置在激光束的光路中,，可以簡單地實現(xiàn)從均勻線性偏振光束到例如徑向,、方位角（或檸檬形,、螺旋形或星形分布）的轉(zhuǎn)換,。 不同的輸出偏振模式可以通過簡單地改變施加在 VSP 的 Q 板上的偏置來獲得。

• 能夠通過簡單地改變偏置或輸入偏振來生成許多不同的圓對稱和連續(xù)偏振分布

• 一種元素適用于 400 到 1500nm 的所有波長

• 適用于所有類型的激光和飛秒脈沖激光

• 能夠產(chǎn)生軌道動量和螺旋光束

• 能夠產(chǎn)生徑向和方位角偏振分布

• 無損耗,、無散射,、無衍射、無分段

軌道動量或螺旋波前生成-螺旋相位板 (SPP)

VSP 的一個有趣應(yīng)用是將具有圓形（左或右）偏振的平面波前轉(zhuǎn)換為具有光學(xué)渦旋的光束（光束中心具有未定義的相位）,。 這種光束攜帶軌道動量 (OAM) 并具有螺旋波前,，如下圖所示,。 Q 板的延遲由交流偏置控制，可以調(diào)整為 50-1500nm 之間的任何所需值,。 作為附加功能,，只需更改 q 板上的偏置，就可以打開和關(guān)閉軌道動量（在 100 毫秒內(nèi)）,。 注意

徑向和方位角偏振

作為 ARCoptix 徑向偏振轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品（鏈路）,，VSP（拓撲 q = 0.5）能夠?qū)⒕€性輸入偏振轉(zhuǎn)換為徑向或方位角偏振（取決于輸入偏振）。 通過簡單地調(diào)整施加在 VSP 上的交流電壓 (0-5V),，相同的 Q 板可以適應(yīng)任何波長,。

螺旋相位

可變螺旋板可以從具有螺旋相位的簡單高斯光束產(chǎn)生。 為了證明這一點,，我們創(chuàng)建了一個著名的 Mac-Zehnder 干涉儀裝置,，與 CDD 相機耦合，以記錄干涉儀輸出端的干涉圖樣,。 通過傾斜干涉儀的兩束光束,，我們獲得規(guī)則的干涉條紋（如圖所示），并通過引入螺旋板（具有半波延遲）,，我們獲得相位錯位（干草叉全息圖）。 同樣,，如果將 VSP 延遲調(diào)整（通過電偏置）到全波延遲,，位錯就會消失，如下圖所示,。

VSP 關(guān)閉-無錯位

VSP 開關(guān)位錯顯示螺旋相位

正交偏振器之間的 Q=0,5 (OM=1) 徑向偏振

正交偏光片之間的 Q=1 (OM=2)

請注意,，螺旋板類似于我們的徑向偏振轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品。該產(chǎn)品的主要區(qū)別在于,，使用螺旋板,，可以獲得螺旋或徑向偏振，而使用偏振轉(zhuǎn)換器,，則始終同時獲得徑向偏振和螺旋相位,。下表總結(jié)了螺旋板和 ARCoptix 偏振轉(zhuǎn)換器之間的差異。

通過查看表中的比較,，顯然 VSP 與偏振轉(zhuǎn)換器相比具有許多優(yōu)勢,。此外，VSP在光圈中間沒有PI相位階躍,，這使得設(shè)備調(diào)整更簡單,，光束質(zhì)量會更好。還需要注意的是,，Polarization 是一種經(jīng)過驗證的設(shè)備,，已被許多科學(xué)家全滿意地使用,。 VSP 是一個新產(chǎn)品，暫時沒有參考,。請注意,，為了獲得優(yōu)良質(zhì)量，建議使用直徑至少為 5 毫米的光束尺寸,。由于單元中心的基本 LC 制造限制,，使用低于 2-3 毫米的光束尺寸獲得的結(jié)果可能會受到不完善的影響。

原則

具有 q=1 拓撲電荷的螺旋板內(nèi)液晶的排列

螺旋板是一種向列液晶單元,，由兩個聚合物取向的基板組成，中間有液晶層,。螺旋板中 LC 的局部對準可以在其制造過程中構(gòu)造為任何所需的圖案,。事實上，印在聚合物層上的排列方向平行于聚合過程中紫外光的偏振,。通過利用入射紫外光的偏振,，可以獲得液晶的各種排列圖案，從而獲得光軸的排列圖案,。在示意圖中,，顯示了如何實現(xiàn) Q 板的不同對準模式。通過改變光罩和偏光片的旋轉(zhuǎn)速度,，可以獲得各種圓對稱排列圖案,。類似制造過程的更詳細描述可以在參考文獻（出版標簽）中找到。

請注意,，該過程是一個連續(xù)的過程,，沒有創(chuàng)建對齊步驟。 UV 對準過程會產(chǎn)生 LC（或光軸）局部對準的平滑和連續(xù)變化,。

此外,，我們想在此指出，用于制造這種 Q 板的相同光對準技術(shù)原則上可以創(chuàng)建幾乎所有的偏振分布,。目前,，我們將精力集中在具有圓形對稱分布的偏振分布上，該分布允許輕松生成（通過簡單地將 Q 板放置在光束的光路中）具有不同拓撲電荷的矢量渦旋光束,。但我們對每一個客戶的建議或?qū)τ杏玫碾p折射圖案的新想法的需求持開放態(tài)度,。

可變螺旋板規(guī)格

應(yīng)用

環(huán)形焦點（或縮小尺寸的焦點）

作為 ARCoptix 的偏振轉(zhuǎn)換器,，Q-plate 能夠產(chǎn)生環(huán)形焦點,，這對許多應(yīng)用都很有用。 光束的拓撲電荷（即在制造時由螺旋板定義）可以產(chǎn)生不同大小的環(huán)形焦點（拓撲電荷越高,，環(huán)越大）,。

軌道動量

當(dāng)偏振轉(zhuǎn)換器與偏振器結(jié)合使用時,，會產(chǎn)生可用作偏振軸探測器 (PAF) 的設(shè)備。 觀察 PAF,，當(dāng)入口偏振為線性時,，會出現(xiàn)一個暗段。 暗段的方向給出了偏振的方向,。

雙折射材料的檢測：當(dāng)在兩個PAF（兩個偏光片和兩個偏振轉(zhuǎn)換器）之間放置一種短折射材料時,，可以一目了然地分析樣品的雙折射特性（特征干涉色和主軸）。 樣品和偏振器都不需要旋轉(zhuǎn),。

螺旋波前

螺旋板產(chǎn)生具有螺旋波前或軌道動量的光束,。 例如，這種光束能夠制造旋轉(zhuǎn)粒子,。 它還可以用于電信應(yīng)用,。

Z方向的強電場（或縱向場）

對于某些應(yīng)用，如原子力顯微鏡 (AFM),，在 Z 方向具有強電場非常重要,。 例如，當(dāng)聚焦由 S 板產(chǎn)生的徑向偏振光束時,，可以獲得這樣的場,。

兩光子顯微鏡、STED,、等離子體表面共振

聚焦不同拓撲電荷的 LG 光束允許在焦點中產(chǎn)生各種強度和偏振模式,，這些模式對 STED、雙光子顯微鏡或等離子體表面共振具有有趣的特性,。 改變螺旋板的相位延遲和產(chǎn)生不同拓撲電荷的可能性提供了各種各樣有趣的配置。

驅(qū)動程序（可選）

可變螺旋板可以用標準實驗室函數(shù)發(fā)生器驅(qū)動,，但也可以用 USB ARCoptix LC 驅(qū)動器驅(qū)動,。 Variable 螺旋板帶有與 USB LC 驅(qū)動程序兼容的 Lemo 連接器。

Arcoptix LC（液晶）驅(qū)動器是 USB 計算機控制的電源,，優(yōu)化用于驅(qū)動偏振轉(zhuǎn)換器,。 可變 Q 板的相位延遲可以通過調(diào)整其兩個電極上的偏置進行調(diào)整。 因此可以根據(jù)所使用的激光波長調(diào)整延遲,。

Variable 螺旋板帶有與 USB LC 驅(qū)動程序兼容的 Lemo 連接器,。

LC 驅(qū)動器有兩個獨立的輸出（Lemo 連接器）。 它們通過一個簡單的 Windows 兼容軟件進行控制,。 輸出具有極性反轉(zhuǎn)的可變平方振幅和 1.6 KHz 的頻率,。 這保證了單元內(nèi) LC 層的均勻變化。 可按需提供外部觸發(fā)輸入,。