Les piles de faisceaux polarisantes au laser (PBS) sont des composants optiques spécialisés conçus pour séparer un seul faisceau lumineux en deux composants polarisés orthogonalement (Polarisé P, parallèle au plan de l'incidence; Polarisé, perpendiculaire au plan de l'incidence) ou combinez deux faisceaux polarisés en un seul - en leur faisant des systèmes de laser à haute puissance, et à des métraux de prévision, et à des métrologies quantiques.
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Contrairement aux propulseurs de faisceaux non polarisants (qui se divisent la lumière par intensité), le PBS polarisant exploite la géométrie de l'angle de Brewster (où l'angle d'incidence est égal à l'angle de Brewster, θb) pour obtenir une discrimination de polarisation exceptionnelle: à θb, la lumière Polarisée P est transmise avec une réflexion minimale, tandis que la lumière Scepolarisée est fortement réfléchie. Par exemple, à 1064 nm (une longueur d'onde laser commune), ces dispositifs transmettent généralement la lumière Polarisée P (> transmission à 95%) tout en reflétant la lumière polarisée en S (> 99% de réflexion) . Les dernières conceptions intègrent des revêtements avancés à couches minces (par exemple, des revêtements de pile diélectrique) déposés à l'aide de la pulvérisation des faisceaux ioniques - un processus qui garantit l'uniformité du revêtement (variation <% d'épaisseur à 1%) et maximise la résistance aux dommages laser, ce qui les rend adaptés à la CW haute puissance et aux lasers pulsés.
Ratio d'extinction de polarisation élevée : atteint un rapport d'extinction> 1000: 1 (le rapport de la polarisation souhaitée à la polarisation indésirable) à la longueur d'onde de conception (norme 1064 nm). Cela signifie que pour chaque 1000 unités de lumière polarisée P transmise, moins d'une unité de lumière polarisée en S est transmise - critique pour des applications telles que la cryptographie quantique, où la pureté de polarisation garantit une transmission sécurisée des données.
Résistance aux dommages au laser supérieur : testé pour résister aux intensités laser extrêmes, avec des modèles enduits diélectriques manipulant 2 J / cm² à 355 nm (impulsions 10 ns, taux de répétition de 20 Hz) et 100 W / cm² CW Power à 1064 nm. Cette résistance est obtenue grâce à des matériaux de revêtement de haute pureté (par exemple, sio₂, tio₂) et un nettoyage du substrat (nettoyage à ultrasons dans les solutions alcalines pour éliminer les contaminants) avant le dépôt.
Performance à large bande : Les stratégies de conception de la passe à ondes longues (LWP) permettent un fonctionnement dans les gammes de longueurs d'onde étendues au-delà de la cible de conception principale. Par exemple, un PBS conçu pour 1064 nm peut également fonctionner efficacement à 980 nm (NIR) et 1310 nm (longueur d'onde de télécommunications) avec seulement une réduction de 5 à 10% du rapport d'extinction. Les revêtements AR à large bande sur les surfaces d'entrée / sortie étendent davantage l'utilisabilité à 400-1700 nm.
Fabrication d'angle de précision : Fabriqué avec un angle d'incidence de 56,4 ° (l'angle Brewster pour le verre N-BK7 à 1064 nm) avec une tolérance de ± 0,1 ° - cette tolérance serrée garantit que la séparation de polarisation reste cohérente à travers l'ouverture du faisceau. L'angle de coin du séparateur de faisceau (généralement 33,6 ° pour l'incidence de 56,4 °) est également usiné à ± 0,05 ° pour empêcher le décalage du faisceau (déplacement latéral du faisceau transmis).
Substrat durable et combinaison de revêtement : Disponible en deux substrats primaires: silice fusionnée UV (idéale pour les applications UV-NIR, 190-2500 nm) et N-BK7 (rentable pour visible-NIR, 400-2000 nm). Les deux substrats sont associés à des revêtements diélectriques qui ont une forte résistance à l'adhésion (> 5 n / mm², testé via la peau du ruban) et une résistance à des facteurs environnementaux (par exemple, une humidité relative à 95%, -40 ° C à + 80 ° C Température).
Systèmes laser à haute puissance : Activer le fractionnement et la combinaison du faisceau dans les lasers industriels (par exemple, les lasers de fibres de 1 kW pour la coupe de métaux) et les lasers de recherche (par exemple, lasers Ultrafast Ti: Sapphire pour la spectroscopie). Dans la découpe laser, le PBS divise un seul faisceau haute puissance en deux faisceaux de puissance inférieure, permettant une coupe simultanée de deux pièces - offensives de production.
Optique quantique : essentielle pour la manipulation et la détection de l'état quantique basées sur la polarisation dans des systèmes comme la distribution de clés quantiques (QKD) et l'informatique quantique. Dans QKD, PBS sépare les paires de photons enchevêtrés (chacun avec des polarisations orthogonaux) pour permettre la génération de clés de cryptage sécurisée - des rapports d'extinction> 1000: 1 s'assurer que les états quantiques ne sont pas corrompus.
Métrologie : Fournissez des sources de lumière polarisées pour l'ellipsométrie (mesurer l'épaisseur du film mince et l'indice de réfraction) et la polarimétrie (caractérisant les matériaux optiques). Dans la fabrication de semi-conducteurs, les ellipsomètres utilisent du PBS pour analyser l'état de polarisation de la lumière réfléchie à partir des surfaces de la plaquette, permettant une mesure de l'épaisseur de la couche d'oxyde avec une précision de ± 0,1 nm.
Fiber Optics : Interface entre les systèmes optiques en espace libre et les réseaux de fibre optique, où le contrôle de polarisation est essentiel pour l'intégrité du signal. Par exemple, dans les systèmes de télécommunications fonctionnant à 1310 nm ou 1550 nm, le PBS aligne la polarisation des lasers en espace libre avec des axes de polarisation des fibres, réduisant la perte de signal (perte d'insertion <0,5 dB).
Systèmes d'imagerie : améliorez le contraste dans les applications d'imagerie sensibles à la polarisation, telles que l'imagerie biomédicale (détection des tissus cancéreux) et la télédétection (identifiant les déversements d'huile). Dans l'imagerie biomédicale, le PBS sépare la lumière polarisée réfléchie des tissus sains et cancéreux - les tissus cancéreux ont une signature de polarisation différente, ce qui la rend distincte même aux premiers stades.
Trois facteurs clés influencent le LIDT: les matériaux de revêtement, le processus de dépôt et la préparation du substrat. Les matériaux de revêtement avec une énergie de bande interdite élevée (par exemple, Sio₂, bande interdite ~ 9 eV) sont plus résistants à la dégradation induite par le laser que les matériaux à faible bande bandgap. Le processus de dépôt de pulvérisation des faisceaux ioniques (par rapport à l'évaporation thermique) produit des revêtements plus denses avec moins de défauts, augmentant le LIDT de 30 à 50%. Préparation du substrat - y compris le nettoyage à ultrasons et la gravure du plasma pour éliminer les contaminants de surface - réduit les sites d'absorption qui peuvent entraîner des dommages. Pour les applications de haute puissance, choisissez PBS avec les spécifications 'High-LiDT ' et évitez de fonctionner près de la densité de puissance maximale (demander de 20 à 30%).
Oui, mais spécifiez des modèles évalués par la Femtoseconde, car les revêtements standard peuvent présenter différentes caractéristiques de dommages sous des impulsions courtes (FS vs NS). Le PBS évalué par la Femtoseconde utilise des revêtements diélectriques plus épais (10-20 couches vs 5-10 pour la norme) pour distribuer l'énergie d'impulsion plus uniformément, réduisant les champs électriques de pointe dans le revêtement. Ces modèles génèrent généralement les largeurs d'impulsions jusqu'à 10 FS et les densités de puissance de pointe jusqu'à 10⊃1; ⊃2; W / cm² (pour 100 fs impulsions à 800 nm). Confirmez toujours le lidt pour votre largeur d'impulsion et votre longueur d'onde spécifiques - FS LIDT est souvent inférieur à NS LIDT pour le même revêtement.
Les modèles standard fonctionnent de manière fiable de -20 ° C à + 70 ° C , avec un minimum de changements dans le rapport d'extinction (variation <5%) et la transmission (variation <2%) dans cette plage. À des températures au-delà de cette plage, l'expansion / contraction du substrat peut modifier l'angle d'incidence, réduisant le rapport d'extinction - par exemple, à + 100 ° C, l'extension thermique de N-BK7 (7,1 × 10⁻⁶ / ° C) peut déplacer l'angle d'incidence de 0,2 °, en abaissant le rapport extinction à 500: 1. Pour les applications à température extrême (par exemple, aérospatiale), les versions à haute stabilité utilisent des substrats de silice fusionnés (expansion thermique inférieure: 0,55 × 10⁻⁶ / ° C) et des liaisons de revêtement flexibles, prolongeant la plage à -40 ° C à + 100 ° C.