Thorlabs波片選擇指南

2021-02-09 Thorlabs索雷博

波片是一種用於改變入射光束偏振方向的光學器件。波片一般使用雙折射材料製作，能將入射光分解成快軸和慢軸上正交的偏振分量並引入相位差。雙折射特性使得快軸和慢軸上的折射率不同，所以光速也不同。快軸方向的折射率更低，光速更快，而慢軸折射率更高，光速更慢。實際的相位差是由材料屬性、波片厚度和光波長決定的，使用下式計算：


其中n1為慢軸折射率，n2為快軸折射率，d為波片厚度，λ為光波長。

半波片和四分之一波片是最常見的波片，產生的基本相位差分別為π/2和π/4，對應於λ/2和λ/4。

線偏振光通過半波片後仍是線偏振光，但是偏振方向與原偏振方向旋轉了2θ角，如下圖所示。圓偏振光通過半波片後仍是圓偏振光，但是方向與原來相反。


半波片安裝在旋轉安裝座上時可連續旋轉偏振方向，也可以和偏振分束器搭建分光比例可調的分束器。


半波片可連續旋轉偏振方向


可調分束器

四分之一波片可將入射線偏振光變成橢圓偏振光，反過來也能將橢圓偏振光變成線偏振光。特別地，當線偏振光的偏振方向與光軸成45度角時，將輸出圓偏振光。因此，四分之一波片常用於光隔離器、光學泵浦和電光調製器。

不管何種波片，如果入射光為線偏振且偏振方向與波片其中一個主軸對準，那麼輸出偏振方向不變。

下面為波片改變偏振方向的圖示對比，左邊是半波片情形，右邊為四分之一波片情形。


來源：劍橋光電子學和光子學手冊。

Thorlabs提供λ/2或λ/4延遲的消色差波片、超級消色差波片、零級波片、多級波片，詳見最下方的表格。

消色差波片由不同色散材料的雙折射晶體組合構成，比如石英和氟化鎂或紫外藍寶石，可以在幾百納米寬範圍內提供近似恆定的延遲。

零級波片的延遲剛好為λ/2或λ/4。我們的石英零級波片為等效零級，由兩個厚度稍微不同的多級波片層疊，使一個波片的慢軸與另一個波片的快軸對準，這樣兩波片的雙折射就幾乎抵消了，從而獲得零級效果。我們的聚合物零級波片為真零級，為兩玻璃板夾一液晶聚合物薄層的三明治結構。另外我們還提供用於WDM應用的小型真零級波片。

多級波片產生的相對延遲更大，比如半波片延遲量為(2m+1)λ/2，儘管在設計波長處與零級波片性能基本相同，但帶寬受到限制，而且受溫度和波長影響更大，優勢是更便宜。級數越低，受波長和溫度的影響越小。Thorlabs還提供雙波長多級波片，可用於非線性頻率轉換應用。

另外，Thorlabs還提供菲涅爾稜形稜鏡、液晶可調延遲器(可選半波、四分之三波、全波或多波以及有無溫控版本)、普克爾盒和索累巴比涅補償器等其它相位延遲器件。

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技術：techsupport-cn@thorlabs.com

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