LBTEK 真零级六分区波片——技术说明

一、概述

LBTEK真零级六分区波片（Six-segmented Waveplate）基于N-BK7窗口片和液晶聚合物（Liquid Crystal Polymers，LCP）材料制成，呈现为典型的三明治结构，安装于标准SM1透镜套筒中。LCP膜层中，快轴沿角向平均分成6个60 °分区，单个分区内的液晶分子快轴取向一致，在整个器件平面上具有相同的λ/2延迟量， 为单波长器件。

聚合物真零级六分区波片常用于生成偏振方向对称的结构线偏振光，主要用于结构照明显微(SIM)成像技术或其他偏振调制方向的应用。

二、结构

LBTEK聚合物真零级六分区波片基于N-BK7玻璃基底和液晶聚合物双折射材料，通过光控取向工艺制成，呈现为“前后玻璃衬底+中间LCP功能膜层”的三明治结构，安装于标准SM1-8A透镜套筒中。在SM1透镜套筒上，刻有产品名称、型号和规格参数，并在端面刻有一条小竖线和一个点，竖线对准快轴60 °区域和-60 °区域的分界线，点所在的区域为快轴60 °对应区域，以这一区域为起始点，逆时针方向上各个区域对应的快轴角度依次为60 °、0 °、-60 °、60 °、0 °、-60 °。

图1 真零级六分区波片产品结构图

三、偏振特性

LBTEK真零级六分区半波片利用光配相技术在玻璃基底表面制作不同快轴分布的液晶聚合物薄膜，并通过精确控制液晶聚合物的厚度精确控制o光和e光的光程差，使o光和e光出现π的相位延迟，从而实现不同区域偏振态的改变。根据线偏光经过半波片时偏振方向向快轴旋转2倍夹角的原理，使用0°线偏光入射（偏振方向与0 °快轴区域快轴方向一致），六个扇形区域的入射光分别向对应快轴方向旋转2倍夹角，就可以得到需要的对称结构偏振光。

图2 真零级六分区波片偏振特性示意图

四、参数说明

1. 相邻区域间隙

由于液晶材料自身性质，液晶分子快轴不同的两个相邻区域之间会存在一定的渐变区域从而形成缝隙。LBTEK真零级六分区波片相邻区域间隙指的是6个扇形分区中相邻两分区之间的间隙宽度，一般要求小于20 μm。

图3 真零级六分区波片相邻区域间隙示意图

2. 快轴角度偏差

LBTEK真零级六分区波片快轴角度偏差定义为各个区域实际测试的快轴角度与理论快轴角度的偏差，一般控制在±1 °以内。

3. 透射光偏转

• 透射光偏转这一参数主要用来表征产品的平行度，透射光偏转角度越接近0 °，则平行度越好；
• 对于未安装机械外壳的光学元件来说，影响平行度的主要因素为保护玻璃的贴合，透射光偏转角度一般控制在1 arcmin以内；
• 对于已安装机械外壳的光学产品来说，影响平行度的主要因素为保护玻璃的贴合和机械外壳与光学元件之间的平行度，透射光偏转角度一般控制在10 arcmin以内。

LBTEK 真零级六分区波片——应用案例

在结构照明显微（SIM）系统中，大数值孔径物镜被用于大多数激光SIM系统成像。激发光的偏振态对大孔径物镜的影响不可忽略，需要实时调整激发光偏振状态，以保证激发光产生的干涉条纹在焦平面上的高对比度。如下图1，将由空间光调制器（SLM）衍射得到的两束线偏振光通过1/4波片调制为圆偏振光，当两束圆偏光沿分区波片两个相同颜色的圆斑位置入射时，出射线偏光的偏振方向可以调制为圆斑内箭头所示的偏振方向，利用这种偏振调制方法，光束的偏振方向可以始终平行于干涉条纹方向。整个偏振调制模块中，没有运用运动或电光调制模块，减少了更换硬件的时间，与传统方法相比，该方法的偏振调制成本更低，成像性能更稳定。

图1 结构照明显微（SIM）系统光路图

LBTEK 真零级六分区波片——定制能力

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