注：两英寸聚合物消色差四分之一波片工作波段内的透过率及延迟量曲线与一英寸聚合物消色差四分之一波片曲线一致，可参考上述曲线图。

LBTEK 聚合物消色差四分之一波片——技术说明

一、概述

 LBTEK聚合物消色差四分之一波片（Achromatic Quarter-Wave Plate，AQWP）采用N-BK7玻璃基底和液晶聚合物（Liquid Crystal Polymers，LCP）材料，由3层液晶真零级波片以一定角度设计组合而成。单层LCP薄膜液晶分子快轴取向一致，3层LCP薄膜按照设计角度叠加构成消色差波片整体快轴取向，通过控制每层液晶聚合物薄膜的膜层厚度及相对快轴角度来控制总体的延迟量。

LBTEK聚合物消色差四分之一波片常用于将线偏振光变为圆偏振光，其具有近似真零级特性，支持大入射角，对波长和温度变化敏感度较低。与传统单波长波片相比，不限制于特定工作波长，可实现一个波段内偏振光偏振态的改变；与传统消色差波片相比，其具有波段可调节、基底尺寸形状可根据需要更改、支持超大口径制作等特点，可以更方便地满足用户需要。因此，聚合物消色差波片在多波段、宽光谱工作的复杂物理光学仪器中有广泛的应用前景，如光谱椭偏仪、太阳磁场望远镜等。

二、产品结构

1. 外观结构

LBTEK 聚合物消色差波片基于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“3层辅助玻璃衬底+3层LCP功能膜层”的多层叠加结构，光学元件带有D型切边设计，切边平行于快轴方向。一英寸聚合物消色差四分之一波片安装于标准SM1透镜套筒中，套筒表面标注了产品的型号、延迟量及适用波段，并用2条相对刻线来标记波片快轴方向，方便用户在光路系统中快速区分产品参数、进行元件调试及使用；两英寸聚合物消色差四分之一波片未安装机械外壳，带有单侧切边，切边与快轴方向一致。

图1 LBTEK聚合物消色差波片产品结构图

2. 结构原理

LBTEK 液晶聚合物波片是利用液晶聚合物的双折射特性制做而成，入射光经过波片后产生两束折射光（o光和e光），由于两束光的折射率不同从而产生相位差，以此来实现入射光偏振方向的变化或偏振态的改变。根据公式 δ=2πΔnd/λ ，同种材料的折射率差Δn（Δn=n_o-n_e）不变，液晶聚合物薄膜厚度d一定时，不同波长的相位延迟存在差异，这对于宽光谱范围应用场景就不适用。因此对于宽光谱、多波段的使用场景，液晶聚合物消色差波片更能满足需求。

通过已有文献可知，由同种双折射材料组成消色差波片的条件为：①组合波片个数为奇数个；②位于中间的波片在中心波长下的相位延迟为π；③以中间片为对称轴，位于两边的波片延迟量和快轴方向一致。依据这一原理，LBTEK 液晶聚合物消色差波片是由三层液晶聚合物波片以固定角度贴合而成，顶层和底层液晶分子快轴方向一致，中间层液晶分子快轴偏转一定角度，通过控制每层薄膜的延迟量及中间层快轴偏转角度来实现需要波段的消色差。

图2 LBTEK 聚合物消色差波片结构原理图

三、偏振调制特性

 聚合物消色差四分之一波片（AQWP）常用于将某一波段内的线偏振光转变为圆偏振光，其作用机理与传统四分之一波片一致：当线偏振光与波片快轴重合入射时，经过AQWP后出射光仍为线偏振光；当线偏振光与波片快轴成一定角度入射时，经过AQWP后出射光为椭圆偏振光。特别的是，当波片快轴为45 °时，若入射线偏振光为水平0 °，则出射光为右旋圆偏光；若入射线偏振光为竖直90 °，则出射光为左旋圆偏光。

图3 聚合物消色差1/4波片偏振态调制图

四、参数说明

1.外观及尺寸

基于聚合物消色差波片本身特性以及客户使用的方便性，我们对产品做了以下设计：

• 元件采用D型玻璃衬底，基底尺寸Ø25.4 mm（切边宽度0.7 mm）或Ø50.8 mm（切边宽度2 mm），一是为了方便多层组合时对准，二是为了在未安装套筒时更方便的找到快轴方向（快轴方向与切边平行）；
• 一英寸标品安装有机械外壳（SM1-8A-SP透镜套筒，参数规格在SM1-8A 的基础上增加了D型台阶，方便安装），表面刻有产品型号及快轴标识线，易于辨别和使用。

2.入射角（AOI）

聚合物消色差波片和其他液晶聚合物波片一样，其作用原理是利用双折射材料本身的双折射特性，因此膜层厚度是影响延迟量的关键因素：

• 为了保证最好的延迟量精度及使用性能，该产品一般在正入射条件下使用；
• 非正入射时，光入射的膜层厚度会发生变化，导致延迟量发生变化，经测试，入射光在±15°范围内入射，波片的延迟量误差均在允许范围内。

3.快轴精度

液晶聚合物消色差波片的主要功能结构是三层液晶聚合物薄膜，由于每层LCP薄膜的延迟量及三层快轴角度对准都存在些许误差，导致设计波段内不同波长的快轴也存在些许偏差：

• 经过对标品测试，在400-700 nm波段，不同波长快轴偏差在±5°；在600-800 nm和700-1100 nm波段，不同波长快轴角度偏差在±3°；
• 为了方便在系统中进行快轴调节，推荐和我们的旋转调整架CRM-1AS/CRM-1ADS/CPRM-1A/CRM-2A搭配使用，具体可参考相关详情页。

LBTEK 聚合物消色差四分之一波片——定制能力

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