Laserpolarisoivat säteenjakajat (PBS) ovat erikoistuneita optisia komponentteja, jotka on suunniteltu erottamaan yksi valonsäde kahdeksi ortogonaalisesti polarisoiduksi komponentiksi (P-polarisoitu, yhdensuuntainen tulotason kanssa; S-polarisoitu, kohtisuorassa tulotasoon nähden) tai yhdistämään kaksi polarisoitua sädettä yhdeksi, mikä tekee niistä kriittisiä suuritehoisille laserjärjestelmille, tarkkuudelle ja qualog-optiikalle.
| Saatavuus: | |
|---|---|
Toisin kuin polarisoimattomat säteenjakajat (jotka jakavat valon intensiteetin mukaan), polarisoiva PBS hyödyntää Brewsterin kulmageometriaa (jossa tulokulma on yhtä suuri kuin Brewsterin kulma, θB) saavuttaakseen poikkeuksellisen polarisaatioerottelun: θB:ssä P-polarisoitu valo välittyy minimaalisella heijastuksella, kun taas S-polarisoitu valo heijastuu voimakkaasti. Esimerkiksi 1064 nm:ssä (yleinen laseraallonpituus) nämä laitteet lähettävät tyypillisesti P-polarisoitua valoa (>95 % läpäisy) samalla kun ne heijastavat S-polarisoitua valoa (>99 % heijastus) . Uusimmat mallit sisältävät kehittyneitä ohutkalvopinnoitteita (esim. dielektrisiä pinopinnoitteita), jotka on kerrostettu ionisuihkusputteroinnilla – prosessilla, joka varmistaa pinnoitteen tasaisuuden (paksuuden vaihtelu alle 1 %) ja maksimoi laservaurion kestävyyden, mikä tekee niistä sopivia suuritehoisille CW- ja pulssilasereille.

Korkea polarisaation ekstinktiosuhde : Saavuttaa > 1000:1 ekstinktiosuhteen (halutun polarisaation suhde ei-toivottuun polarisaatioon) suunnitteluaallonpituudella (standardi 1064 nm). Tämä tarkoittaa, että jokaista 1000 P-polarisoidun valon yksikköä kohden lähetetään alle 1 yksikkö S-polarisoitua valoa – kriittistä sovelluksissa, kuten kvanttisalaus, jossa polarisaation puhtaus takaa turvallisen tiedonsiirron.
Ylivoimainen laservaurionkestävyys : Testattu kestämään äärimmäisiä laserintensiteettiä, dielektrisesti päällystetyt mallit käsittelevät 2 J/cm² 355 nm:ssä (10 ns pulsseja, 20 Hz:n toistotaajuus) ja 100 W/cm² CW-teho 1064 nm. Tämä kestävyys saavutetaan erittäin puhtaiden pinnoitemateriaalien (esim. SiO₂, TiO₂) ja alustan puhdistuksen (ultraäänipuhdistus alkalisissa liuoksissa epäpuhtauksien poistamiseksi) avulla ennen pinnoitusta.
Laajakaistan suorituskyky : Long-wave pass (LWP) -suunnittelustrategiat mahdollistavat toiminnan laajemmilla aallonpituusalueilla ensisijaisen suunnittelukohteen ulkopuolella. Esimerkiksi 1064 nm:lle suunniteltu PBS voi toimia tehokkaasti myös 980 nm:ssä (NIR) ja 1310 nm:ssä (televiestinnän aallonpituus), jolloin ekstinktiosuhde pienenee vain 5-10 %. Laajakaistaiset AR-pinnoitteet tulo- ja lähtöpinnoilla laajentavat käytettävyyttä 400-1700 nm:n alueella.
Tarkkuuskulmavalmistus : Valmistettu 56,4°:n tulokulmalla (Brewster-kulma N-BK7-lasille aallonpituudella 1064 nm) ±0,1°:n toleranssilla – tämä tiukka toleranssi varmistaa, että polarisaatioerotus pysyy yhtenäisenä säteen aukossa. Säteenjakajan kiilakulma (tyypillisesti 33,6° 56,4°:n tulolle) on myös koneistettu ±0,05°:een estämään säteen poistuminen (lähetetyn säteen sivuttaissiirtymä) .
Kestävä alustan ja pinnoitteen yhdistelmä : Saatavana kahdella ensisijaisella alustalla: UV-sulatettu piidioksidi (ihanteellinen UV-NIR-sovelluksiin, 190-2500 nm) ja N-BK7 (kustannustehokas näkyvälle NIR:lle, 400-2000 nm). Molemmat alustat yhdistetään dielektristen pinnoitteiden kanssa, joilla on korkea adheesiolujuus (>5 N/mm², testattu teipin kuorimalla) ja kestävyys ympäristötekijöille (esim. 95 % suhteellinen kosteus, -40°C - +80°C lämpötila-alue).
Tehokas laserjärjestelmät : mahdollistaa säteen jakamisen ja yhdistämisen teollisuuslasereissa (esim. 1 kW:n kuitulaserit metallinleikkaukseen) ja tutkimuslasereissa (esim. ultranopeissa Ti:safiirilaserit spektroskopiaan). Laserleikkauksessa PBS jakaa yhden suuritehoisen säteen kahdeksi pienemmän tehon säteeksi, mikä mahdollistaa kahden työkappaleen samanaikaisen leikkaamisen, mikä kaksinkertaistaa tuotannon tehokkuuden.
Kvanttioptiikka : Olennainen polarisaatioon perustuva kvanttitilan manipulointi ja havaitseminen järjestelmissä, kuten kvanttiavainjakauma (QKD) ja kvanttilaskenta. QKD:ssä PBS erottaa kietoutuneita fotonipareja (jokaisessa on ortogonaalinen polarisaatio) turvallisen salausavaimen luomisen mahdollistamiseksi – sammutussuhteet >1000:1 varmistavat, että kvanttitilat pysyvät korruptoitumattomina.
Metrologia : Tarjoa polarisoituja valonlähteitä ellipsometriaan (ohutkalvon paksuuden ja taitekertoimen mittaamiseen) ja polarimetriaan (optisten materiaalien karakterisointi). Puolijohteiden valmistuksessa ellipsometrit käyttävät PBS:ää kiekkojen pinnoilta heijastuneen valon polarisaatiotilan analysoimiseen, mikä mahdollistaa oksidikerroksen paksuuden mittaamisen ±0,1 nm:n tarkkuudella.
Kuituoptiikka : Vapaan tilan optisten järjestelmien ja kuituoptisten verkkojen välinen liitäntä, jossa polarisaation ohjaus on kriittinen signaalin eheyden kannalta. Esimerkiksi tietoliikennejärjestelmissä, jotka toimivat 1310 nm:llä tai 1550 nm:llä, PBS kohdistaa vapaan tilan lasereiden polarisaation kuitupolarisaatioakseleiden kanssa, mikä vähentää signaalihäviötä (insertion loss <0,5 dB) .
Kuvausjärjestelmät : Paranna kontrastia polarisaatioherkissä kuvantamissovelluksissa, kuten biolääketieteellisessä kuvantamisessa (syöpäkudoksen havaitseminen) ja kaukokartoituksessa (öljyvuotojen tunnistaminen). Biolääketieteellisessä kuvantamisessa PBS erottaa terveestä ja syöpäkudoksesta heijastuneen polarisoidun valon – syöpäkudoksella on erilainen polarisaatiotunnus, mikä tekee siitä erotettavissa jo varhaisessa vaiheessa .
LIDT:hen vaikuttaa kolme avaintekijää: pinnoitusmateriaalit, saostusprosessi ja alustan valmistelu. Pinnoitemateriaalit, joilla on suuri kaistavälienergia (esim. SiO₂, bandgap ~9 eV) kestävät paremmin laserin aiheuttamaa hajoamista kuin matalakaistaiset materiaalit. Ionisuihkusputterointipinnoitusprosessi (vs. lämpöhaihdutus) tuottaa tiheämpiä pinnoitteita, joissa on vähemmän vikoja, mikä lisää LIDT:tä 30-50 %. Alustan valmistelu – mukaan lukien ultraäänipuhdistus ja plasmasyövytys pinnan epäpuhtauksien poistamiseksi – vähentää absorptiokohtia, jotka voivat aiheuttaa vaurioita. Valitse suuritehoisiin sovelluksiin PBS, jossa on 'high-LIDT' -vaatimukset, ja vältä käyttöä lähellä maksimitehotiheyttä (vähennä 20-30 %).
Kyllä, mutta määritä femtosekunnin mallit, sillä vakiopinnoitteilla voi olla erilaisia vaurioominaisuuksia lyhyillä pulsseilla (fs vs. ns). Femtosekunnin PBS käyttää paksumpia dielektrisiä pinnoitteita (10-20 kerrosta verrattuna 5-10 standardiin) pulssienergian jakamiseksi tasaisemmin, mikä vähentää pinnoitteen huippusähkökenttiä. Nämä mallit käsittelevät tyypillisesti pulssin leveyksiä aina 10 fs asti ja huipputehotiheyksiä 10⊃1;⊃2; W/cm² (100 fs:n pulsseille 800 nm:ssä). Varmista aina oman pulssin leveyden ja aallonpituuden LIDT - fs LIDT on usein pienempi kuin ns LIDT samalla pinnoitteella.
Vakiomallit toimivat luotettavasti -20 °C:sta +70 °C: seen, minimaaliset muutokset sammutussuhteessa (<5 % vaihtelu) ja voimansiirrossa (<2 % vaihtelu) tällä alueella. Tämän alueen ulkopuolella olevissa lämpötiloissa substraatin laajeneminen/kutistuminen voi muuttaa tulokulmaa ja vähentää ekstinktiosuhdetta – esimerkiksi +100°C:ssa N-BK7:n lämpölaajeneminen (7,1 × 10-⁻⁶ /°C) voi muuttaa tulokulmaa 0,2°, jolloin ekstinktiosuhde laskee 500:1:een. Äärimmäisissä lämpötiloissa (esim. ilmailu) erittäin stabiileissa versioissa käytetään sulatettuja piidioksidisubstraatteja (alempi lämpölaajeneminen: 0,55 × 10⁻⁶ /°C) ja joustavia pinnoitesidoksia, jotka laajentavat alueen -40 °C - +100 °C.