生成方阵型四分束衍射光的棋盘光栅

棋盘光栅是一种由固定大小的液晶像素交替偏转构成的二维0-pi相位光栅元件,其中“0-pi相位光栅”是指元件表面对特定波长的激光形成0-pi交替结构均匀排布的相位调制。因为整个光栅形似棋盘格,故称之为棋盘光栅。

图1.棋盘光栅示意图。从宏观出射效果上来看,主要衍射级次为方形分布的四个光斑。图2为测量线偏振光正入射至棋盘光栅的衍射光斑能量的光路图。

图2.棋盘光栅衍射光斑能量测量光路。

衍射光斑能量主要集中在衍射正负一级,强度分布较为均匀(不均匀性20%),零级光斑衍射能量小于千分之一,即:

由于棋盘光栅特殊的二值化对称性结构,导致其对于微小结构误差非常敏感。当结构随机偏差在5μm量级时,衍射图样上的相邻光斑之间会存在一定的连线,如图3所示。

图3.结构随机偏差5μm时的衍射光斑仿真图(左)和实拍图(右)。

LBTEK棋盘光栅利用光配相技术在玻璃基底表面制作0-pi相位交替排列的液晶聚合物薄膜,并通过精确控制液晶聚合物的厚度来操控o光和e光的光程差为工作波长的半整数倍,可以做到接近理论仿真的衍射效率(理论衍射效率为65.6%,实际衍射效率大于60%),且其有效衍射分布之间无连线。图4为偏光显微镜下的相位结构图、实际光斑以及光束质量分析仪的实测图像。图4.LBTEK棋盘光栅相位结构(左)、出射光斑(中)和光斑质量(右)。根据其光学特性,棋盘光栅多用于微表面形貌测量,棋盘光栅的引入可实现被测表面两个正交方向斜率的同时测量,并藉此通过一组变形的出射光信息来重构被测表面形貌。

LBTEK提供标准棋盘光栅参数如下:

光学元件材质:液晶聚合物/N-BK7窗口片(带增透膜)

直径:25.4mm

通光孔径:10mm×10mm

厚度:3.2mm

工作波长:nm、nm、nm

延迟量:λ/2±λ/

延迟量均匀性(RMS):±5nm

入射角度(AOI):±15°

零级光强占比:0.1%

像素尺寸:27μm、36μm

方位角偏差:±1°

整体结构误差:2μm

一级强度分布:60%

不均匀度:20%

表面光洁度(划痕/麻点):60/40

表面平行度:3arcmin

工作温度:-20~60℃

除了标准的棋盘光栅,LBTEK还提供多种定制服务,包括定制特殊玻璃基底、像素尺寸、设计波长等指标,具体定制需求,请联系LBTEK技术支持。关于LBTEK棋盘光栅的更多信息,可点击阅读原文查看~

棋盘光栅的能量利用率由于其结构而受限,对于需要更高利用率的分束应用,推荐尝试DOE分束器,如有需求,请联系专属顾问。

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