特性

Thorlabs的半波液晶可变延迟器(LCVR)将向列相液晶盒用作可变波片。由于没有移动部件,可实现微秒级的快速响应时间(详情请看响应时间标签)。我们提供五种常用波长范围的增透膜:350 - 700 nm、650 - 1050 nm、1050 - 1700 nm、1650 - 3000 nm或3600 - 5600 nm(透过率和延迟量数据,请看性能标签)。

Thorlabs提供两种通光孔径的尺寸:Ø10 mm和Ø20 mm。两种尺寸都有两种可变延迟范围可选:0 nm到λ/2的延迟,用于带残余延迟量补偿的延迟器;~30 nm到λ/2的延迟,用于无补偿的LC延迟器。我们有补偿的延迟器集成了由液晶聚合物制成的相位补偿器,可以补偿LCVR的残余延迟量,以在特定的驱动电压下达到真实零延迟量(更多信息,请看性能标签)。有关结构与原理,请看下方所述。

Ø10 mm延迟器的外径为1英寸,兼容我们的Ø1英寸光学元件安装座。此外,我们还有一款通光孔径Ø10 mm的未安装版特殊延迟器,即LCC1111U-A,这种结构紧凑的LCVR适合OEM和其他特殊应用。Ø20 mm延迟器的外径为2英寸,兼容我们的Ø2英寸光学元件安装座。有关推荐的兼容安装座,请看规格标签。

性能
这些液晶可变延迟器均匀度良好,光损耗低且波前畸变小。此外,它们响应迅速,工作温度范围广,波长范围广。详情请见规格性能响应时间标签。我们同样提供热稳定半波延迟器,具有更好的长期稳定性能。

工作
如图 1所示,液晶可变延迟器由填满液晶(LC)分子溶液的透明液晶盒构成,用作可变波片。在未加电压的情况下,LC分子的取向由取向膜决定。取向膜由有机聚酰亚胺(PI)膜层构成,分子在制造期间沿摩擦方向排列。由于LC材料的双折射性,LC延迟器可以用作光学各向异性波片,机械外壳上标有慢轴,与延迟器的表面平行。液晶盒壁的两个平行面镀有透明导电膜,可在液晶盒上施加电压。施加交流电压后,LC分子会根据所施电压Vrms改变默认排列方向。因此,改变施加电压可以主动控制液晶可变延迟器的延迟。

残余延迟量补偿
由于PI层表面锚定,即使施加电压,仍有一些液晶分子无法改变方向,尤其是靠近取向膜层的分子。这样,LC延迟器在工作期间产生了残余延迟量。Thorlabs无补偿的LC延迟器在25 Vrms驱动电压下具有~30 nm的残余延迟量,如上面的图 2所示。为了满足敏感应用中真实零延迟量的需要,我们提供有补偿的LC延迟器。由液晶聚合物(LCP)构成的补偿层粘在液晶盒上,慢轴垂直于液晶盒的慢轴。LCP补偿层的固定延迟量为~50 nm。因此,特定驱动电压在5 V到20 V之间时,液晶盒与补偿器的延迟量相互抵消,产生真实零延迟量。但是,这样可能导致延迟均匀度稍微变低,总厚度增加。更多信息,请看规格性能标签。

控制器
虽然采用交流电压(0到25 Vrms),但LCC25和KLC101控制器提供主动直流偏移补偿。直流偏移补偿自动将液晶设备的直流偏压置零,以抵消电荷积累。

工作原理

LC Retarder
高延迟

LC Retarder
低延迟

图 1:向列相液晶分子有序排列,分子呈现拉伸状,具有光学各向异性。施加电场时,分子沿电场排列,双折射的水平由液晶分子的倾斜控制。

残余延迟量补偿

LC Retarder
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无补偿的LC延迟器

LC Retarder
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有补偿的LC延迟器

图 2:无补偿的液晶延迟器的最小延迟量为~30 nm。我们有补偿的LC延迟器包含具有固定延迟和慢轴的液晶聚合物补偿器,慢轴与可变液晶盒的慢轴垂直。这样,我们有补偿的延迟器就可以实现0 nm的最小延迟。