平板柱透镜
平板柱透镜是一种基于入射光的偏振态实现对光束单一方向会聚或发散的衍射光学元件,通过控制入射光的偏振态,能够调控会聚光斑和发散光斑的能量分布。圆偏振光入射时,出射光的偏振态旋向与入射光的偏振态旋向相反。平板柱透镜焦距的大小主要取决于其设计波长、通光孔径及衍射周期。LBTEK平板柱透镜是用具有双折射特性的液晶聚合物材料(LCP)制作而成,可使用干涉曝光方法或者自主研发的微米级激光直写技术来控制液晶聚合物的排布结构,并通过多次旋涂来达到需要的相位延迟。
产品介绍

一、产品简介

平板柱透镜是一种基于入射光的偏振态实现对光束单一方向会聚或发散的衍射光学元件,通过控制入射光的偏振态,能够调控会聚光斑和发散光斑的能量分布。圆偏振光入射时,出射光的偏振态旋向与入射光的偏振态旋向相反。平板柱透镜焦距的大小主要取决于其设计波长、通光孔径及衍射周期。LBTEK平板柱透镜是用具有双折射特性的液晶聚合物材料(LCP)制作而成,可使用干涉曝光方法或者自主研发的微米级激光直写技术来控制液晶聚合物的排布结构,并通过多次旋涂来达到需要的相位延迟。

理想的平板柱透镜:

  • 当入射光为非偏振光或线偏振光时,平板柱透镜同时有+1级和-1级衍射光。+1级衍射光为左旋圆偏振光,-1级衍射光为右旋圆偏振光,单一方向上左旋圆偏振光会聚,右
    旋圆偏振光发散。

    非偏振光入射,在竖直方向上左旋会聚,右旋发散

  • 当入射光为右旋圆偏振光时,则只有+1级衍射光,衍射光为左旋圆偏振光,在单一方向上光束会聚。

    右旋圆偏振光入射,竖直方向上光束会聚,出射为左旋圆偏振光

  • 当入射光为左旋圆偏振光时,则只有-1级衍射光,衍射光为右旋圆偏振光,在单一方向上光束发散。

    左旋圆偏振光入射,竖直方向上光束发散,出射为右旋圆偏振光

  • 当入射光为椭圆偏振光时,则同时存在+1级和-1级衍射光,并且两级衍射光束光强比值与入射光椭偏度相关。

二、产品功能及应用场景

平板柱透镜具有无球差的平板结构,且只对单一方向上的光束起作用,因此一般用于成像、单方向光束准直、光束整形等方面。

1.无球差

平板柱透镜为平片结构的衍射器件,其经过精密设计的连续变化的周期结构使其具有无球差特性。因此,相比于传统透镜本身固有的球差,平板柱透镜不需要复杂的球差校正即可在轴上成清晰的像。

2.超轻薄

平板柱透镜制作于N-BK7窗口片上,双层衬底,总厚度为3.2 mm,其中功能层材质为液晶聚合物薄膜,厚度仅为3~5 μm,如采用超薄玻璃衬底,总厚度可低至0.7 mm。相比于传统柱透镜,平板柱透镜更易于集成,提高空间利用率。

3.光束整形——对光束的单一方向起作用

平板柱透镜只在一个方向上对光束起作用,利用这一特性,平板柱透镜一般用于单方向光束准直以及光束整形。因此可用双柱透镜组准直和圆化激光二极管输出光束,从而得到准直的圆形输出光斑,这是平板柱透镜的典型应用场景之一。

LD光源准直圆化仿真图

三、实物效果图

1.产品实物图

平板柱透镜实拍图

2.偏光显微镜下结构图

偏光显微镜下的平板柱透镜微观结构

四、补充说明

1. 衍射效率及测量方法

1)平板柱透镜作为一个衍射器件,除了大部分能量集中的±1级光斑,还存在零级等其他衍射级次光斑,因此定义平板透镜的衍射效率为:

2)衍射效率测量方法:

激光器的出射光为准直线偏光时,正入射条件下,旋转1/4波片,使1/4波片的快轴方向与入射光的偏振方向成45°,得到左旋圆偏振光,此时透过PB透镜之后只有发散的右旋圆偏振光。当在较远处观察时,发散光光强会发散的很弱, 而零级仍为准直的偏振光。这时测①处的光强记为I0,测②处的光强记为I1,则衍射效率:

2.定制能力

对于平板柱透镜,LBTEK可提供多种定制服务,包括不同设计波长、不同焦距、特殊基底及尺寸等,具体定制需求,可联系LBTEK技术支持。

LUBON提供多种参数定制服务,欢迎拨打 18817176549 详谈!