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消色差波片的基本原理及产品介绍

消色差波片的原理

       我们之前写过一篇《波片的选型和常规指标的介绍》(详见请点击),文章详细介绍了波片的原理、分类和选型,我们本文主要介绍我们推出的一款新产品——消色差波片,关于波片的原理这里我们就不再赘述。

消色差波片
       波片一般由双折射材料制作,产生的相位延迟为

       其中n0ne分别是o光和e光的折射率,由于光学材料对不同波长的色光有不同的折射率,即n0ne均为波长的函数,因此,波片厚度d也是波长的函数。根据以上理论,常用的1/4波片和1/2波片厚度一定,仅对单一波长使用,对别的波长就会产生误差,甚至完全不能使用,这对于非单色光谱工作就造成了困难。

       消色差波片能有效减少波长对相位延迟的影响,实现同一波片在多个波段具有同一延迟量,在很宽的波长范围实现均匀的相位延迟。

消色差波片原理简介

       消色差的概念对于几何光学领域的从业者来说再熟悉不过了,色差本质上是由于光学材料对不同波长的色光有不同的折射率(即色散)而带来的像差,如图2(a)所示,同一孔径不同色光经光学系统后与光轴有不同的交点,在任何像面位置,物点的像是一个彩色的弥散斑。图2(b)是一个典型的消色差透镜示意图,通过使用两片不同折射率的玻璃组合来补偿色差。

图2 (a)色差               (b)消色差透镜

       “消色差波片”的“色差”与几何像差中描述的成像色差意义不同,它是指波长对相位延迟的影响。

         单个双折射晶体波片的延迟可以简化表示为:

       其中,μ为材料双折射率,d为晶体厚度,λ为入射光波长。若能找到一种晶体材料,其双折射率随波长成线性变化,那么它的延迟就不再随波长变化。但现实中很难找到能够满足这种要求的双折射晶体。

       与消色差透镜类似,不同晶体其双折射率随波长变化是不一致的,利用这一原理,采用两种不同材料的晶体,可以组成消色差波片。对不同波长光的相位延迟如下式:

       已知μ1μ′1μ2μ′2λ1λ2时,可以求出d1d2的厚度,保证在λ1、λ2两波长处得到相同的相位延迟,从而实现消色差的目的。

       常用的消色差波片由石英晶体和氟化镁(MgF2)构成,通过将多级石英波片的快轴和氟化镁波片的慢轴对准,可以获得零级消色差波片,根据两块波片的光程差为λ/4λ/2,分别获得λ/2λ/4消色差波片。

图3 消色差波片示意图

消色差波片应用
       消色差波片往往应用于一些复杂的物理光学仪器,如光谱椭圆偏振仪、双折射滤波器、太阳磁场望远镜等;

       消色差波片也常在红外激光领域,用于光谱整形、激光调谐和光通讯等;

消色差波片产品介绍

       联合光科推出了直径为25.4mm,满足400-700nm、700-1100nm、1100-1650nm三种工作波长范围的λ/2和λ/4消色差波片。该系列波片是由石英晶体和氟化镁(MgF2)构成,可以大幅降低色散,有效地减少波长对相位延迟的影响,具有整个工作波长范围内可得到近似平坦的光谱响应的优点。

       若您有更多消色差波片产品的需求,也可以联系我们,我们将根据您的具体需求为您定制消色差波片。

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