一、产品简介

模式转换器是一种根据其本身的结构及相位分布，实现激光由基础的TEM00模式转换为更高阶的Hermite-Gaussian模式的衍射光学元件，不同的结构及相位分布可实现不同的模式转换。LBTEK模式转换器是基于液晶聚合物材料制成，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——其为一层精确控制厚度的双折射液晶聚合物薄膜，并通过精确控制薄膜的厚度来精确控制o光和e光的光程差（或相位差），从而实现激光模式的转换。在激光腔体内，近轴亥姆霍兹方程的任意解可以表示为Hermite-Gaussian模式的组合HGmn（其幅度分布可以用笛卡尔坐标系的x/y轴平面表示）,m和n分别表示x和y方向上的模式数。HG模也称为横向电磁模式（Transverse Electromagnetic Mode），因此也可以表示为TEMmn。利用激光模式转换器，可直接实现各个激光模式光斑的转换，获得各种高阶振荡模式的激光，而不用制作激光谐振腔。

激光模式转换器效果仿真图

高阶模激光相比于基模，具有更加复杂的横向分布，包含更大的信息量，有更大的聚焦光斑，因此，激光模式转换器可用于通信、传感、精密测量、STED显微镜、光镊等领域中。

二、产品功能及应用场景

激光模式转换器能将激光由基模转换成高阶的Hermite-Gaussian模，而高阶厄米高斯光束有着复杂的横向分布，具有一些优异特性，因此模式转换器可用于很多方面。

2.1 精密测量

激光的高阶模式包含更多的信息量和自由度，利用高阶厄米高斯模式可以提高激光横向位置的测量精度。利用高阶模式这一特性，激光模式转换器可应用到激光倾角的测量，进一步提高激光倾角的测量精度，激光倾角的测量在引力波探测、生物粒子的追踪、卫星之间的定位等方面都有重要的应用。

2.2 光阱

高阶的厄米高斯模式可生成方形涡旋阵列光束，可用于二维形式的多阱光镊和原子陷阱的研究，因此模式转换器在多阱光镊应用上表现出巨大潜力。

(a)两个厄米-高斯模叠加产生涡旋阵列光束

(b)用于产生涡旋阵列激光束的多夫棱镜嵌入非平衡马赫-曾德尔干涉仪示意图①

2.3 光通信

厄米高斯光束能够传输一段较长的距离而束宽保持不变，利用这一特性，模式转换器在长传输距离的通信系统中具有更大的优势。

三、产品实物效果

产品实物图

不同型号的激光模式转换器在偏振片下呈现出的结构

激光模式转换器实测效果图

四、补充说明

1.LBTEK目前提供两种标准激光模式转换器，分别是TEM00-TEM10/TEM01和TEM00-TEM11，其结构和相位分布不同：（1）TEM00-TEM01/TEM10激光模式转换器将整个玻璃一分为二，两个区域内的快轴方向保持垂直且相位差为π；（2）TEM00-TEM11模式转换器将整个玻璃分为四个区域，对角两个区域内的快轴方向保持一致，相邻两个区域内的快轴方向保持垂直且相位差为π。

TEM00-TEM01/TEM10、TEM00-TEM11的相位分布图

2.LBTEK液晶聚合物模式转换器是利用液晶材料o光和e光的折射率差来实现激光的模式转换，使用时需线偏光入射，且偏振方向与液晶分子快轴方向平行或垂直，才能得到较纯的高阶模式。若使用其他偏振态的光入射，部分激光模式发生转换，导致出射光的模式强度分布不均匀。基于此，本产品预安装在黑色阳极氧化的标准SM1套筒中，套筒上刻有产品型号及规格描述，端面刻有一条竖线和一个点，竖线代表快轴0°方向，点对应的区域快轴方向与竖线平行，相邻区域与竖线垂直，以方便客户辨别和使用。

LMC25-633-01、LMC25-633-11的快轴方向