偏振旋轉(zhuǎn)器
使用液晶扭曲向列偏振旋轉(zhuǎn)器（TN 單元）可以有效地和消色差地旋轉(zhuǎn)偏振。當(dāng)人們想要將線性偏振的方向旋轉(zhuǎn)固定量（通常為 45° 或 90°）時，這些 TN 單元非常有用。當(dāng)光穿過 LC 扭曲向列單元時，它的偏振跟隨分子的旋轉(zhuǎn)（見下圖）。任何筆記本電腦的屏幕都是基于相同的效果。
在光學(xué)系統(tǒng)中，偏振通常由石英延遲板（l/2 或 l/4 板）旋轉(zhuǎn)。石英板顯示出高質(zhì)量和良好的透射性能，尤其是在紫外線區(qū)域。然而，這種板也存在一些缺點(diǎn)：它們很昂貴，僅適用于窄光譜帶寬并且具有小的入射角接受度（視場小于 2°）。因此，液晶向列單元具有大的接受角，在從可見光到近紅外（如果它們足夠厚）的非常大的光譜范圍內(nèi)起作用并且更便宜?？蛇x地，通過在 TN 電池上施加電壓，可以“關(guān)閉”偏振旋轉(zhuǎn)。此外，當(dāng)在交叉偏振器之間放置 90° 扭曲單元時，它可以用作快門。
?l/2 板適用于非常寬的波長范圍
?可以選擇電動關(guān)閉旋轉(zhuǎn)效果
?與兩個交叉偏振器結(jié)合使用，可用作光學(xué)快門
?與fs 激光器等脈沖激光器兼容。
偏振旋轉(zhuǎn)器類型 | 特性 | 應(yīng)用 |
工業(yè)級 | ?孔徑上的墊片（幾微米） ?大光圈（22 毫米） ?薄基板 ?相位失真（球面） ?低光束偏差 | ?偏振管理器 ?偏振視覺 |
科學(xué)級 | ?低相位失真 ?無光束偏差 ?孔徑上沒有墊片 ?孔徑 10 毫米或 20 毫米 ?厚底材 ?寬帶增透膜 | ?干涉測量 ?計量學(xué) ?在成像平面中使用 ?準(zhǔn)直激光束 |
定制 | ?更大的光圈 ?高開關(guān)速度 ?大批量/低價格 ?零相移 | ?適合工業(yè)應(yīng)用的定制化電池 ?特定的科學(xué)應(yīng)用 |
原則
扭曲向列液晶單元主要由放置在兩個處理過的玻璃基板之間的液晶層組成。
電池的內(nèi)表面由兩層組成：**層是透明電極（主要是 ITO）。它允許在電池上施加電場并在關(guān)閉和開啟狀態(tài)之間切換電池。第二層負(fù)責(zé) LC 的均勻排列。它一般是100nm左右的摩擦聚酰胺層。
因此，在單元制造過程中定義了單元兩側(cè)的液晶排列。通過仔細(xì)控制，因此可以在橫跨液晶層的螺旋結(jié)構(gòu)中引起任何扭曲角。扭曲角正好為 90°，就形成了標(biāo)準(zhǔn)的 90° 扭曲向列 (TN) 單元。小于 90° 的扭曲角形成低扭曲 (LT) 單元，而根據(jù)定義，超扭曲單元是具有超過 180° 的扭曲角的單元。
兩塊玻璃基板由尺寸明確（通常在 3mm 到 20mm 之間）的墊片隔開，并用膠水密封。
當(dāng)偏振旋轉(zhuǎn)器處于OFF狀態(tài)時，由LC分子形成的螺旋結(jié)構(gòu)使入口偏振旋轉(zhuǎn)，如圖1所示。在ON狀態(tài)下，偏振旋轉(zhuǎn)功率被暫停，光的偏振態(tài)正常進(jìn)入入口TN 電池不會改變表面。
線性入口的 99% 有效旋轉(zhuǎn) 偏振只能在大單元厚度的限制下獲得，并且通常出射光變?yōu)闄E圓偏振，其分量在平行和垂直于出射液晶分子的方向上振蕩。此外，液晶單元中的光程差會影響 TN 單元的偏振效率的整體大小。光程差由 Dnd 參數(shù)給出，其中 Dn 是液晶材料的各向異性折射率，d 是單元間隙。以下等式顯示了作為歸一化延遲參數(shù) u 的函數(shù)的 TN 90° 單元的透射率。它假設(shè) TN 單元放置在兩個平行取向的理想偏振器之間。
較好的消光（這也意味著較好的旋轉(zhuǎn)效率）是用的光程差獲得的。 因此，為了在寬光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)入射偏振的優(yōu)良旋轉(zhuǎn)，較好使用具有高光程差的 TN 單元（這意味著大單元間隙和高各向異性）。
然而，須意識到更高的單元間隙會大大減少 TN 單元的開關(guān)時間。 因此無法在寬廣的光譜范圍內(nèi)獲得快速切換時間和高效率。 請注意，曲線顯示了一些最小值，定制的 TN 電池可以優(yōu)化為在窄波長范圍內(nèi)具有良好的旋轉(zhuǎn)效率（低透射率）和快速切換時間（最小的電池間隙）。 在切換時間不重要的應(yīng)用中，較好選擇光程差大的TN盒。
規(guī)格
下表總結(jié)了該設(shè)備的主要特性：
特征 | 偏振旋轉(zhuǎn)器 |
旋轉(zhuǎn)角度 | 90° 或 45°（為科學(xué)和工業(yè)級定制任何可能的角度） |
波長范圍 | 350-1700 納米 |
活動區(qū) | 科學(xué)級：10 毫米或 20 毫米（直徑） 工業(yè)級：22 毫米（方形） |
透射 | 約 85% (可見光) |
緩速器材料 | 向列型液晶 Dn=0.28 |
基材 | 玻璃 |
波前畸變 | 科學(xué)級：< lamda/4（超過 10 毫米） 工業(yè)級：< 2lamda（超過 23 毫米） |
溫度范圍 | 15° - 35° |
旋轉(zhuǎn)精度 | 5+/-1°（取決于波長） |
相移的**調(diào)制頻率 | < 10Hz |
保存操作限制 | 500 W/cm2 連續(xù)波 300 mJ/cm2 10 ns，可見 200 mJ/cm2 10 納秒，1064 納米 也與 fs 激光器兼容 |
抗反射鍍膜（**科學(xué)級） | VIS 寬帶 |
總尺寸（帶外殼） | 科學(xué)級：直徑25毫米，長15毫米 工業(yè)級：31mm x 25mm x 2.2mm |
驅(qū)動程序（可選）
偏振旋轉(zhuǎn)器可以用標(biāo)準(zhǔn)勞動函數(shù)發(fā)生器驅(qū)動，但也可以用 USB ARCoptix LC 驅(qū)動器驅(qū)動。
Arcoptix LC（液晶）驅(qū)動器是一種 USB 計算機(jī)控制的電源，優(yōu)化用于驅(qū)動一個或兩個相位延遲器。
LC 驅(qū)動器有兩個獨(dú)立的輸出（Lemo 連接器）。 它們通過一個簡單的 Windows 兼容軟件進(jìn)行控制。 輸出具有極性反轉(zhuǎn)的可變平方振幅和 1.6 KHz 的頻率。 這保證了單元內(nèi) LC 層的均勻變化。 可按需提供外部觸發(fā)輸入。
