dichtbij
Kies uw site
Globaal
Sociale media
Laserpolariserende beamsplitters (PBS) zijn gespecialiseerde optische componenten die zijn ontworpen om een enkele lichtbundel te scheiden in twee orthogonaal gepolariseerde componenten (P-gepolariseerd, parallel aan het invalsvlak; S-gepolariseerd, loodrecht op het invalsvlak) of om twee gepolariseerde bundels te combineren tot één, waardoor ze van cruciaal belang zijn voor krachtige lasersystemen, precisiemetrologie en kwantumoptica.
In tegenstelling tot niet-polariserende bundelsplitsers (die licht splitsen op basis van intensiteit), maken polariserende PBS gebruik van de hoekgeometrie van Brewster (waarbij de invalshoek gelijk is aan de Brewster-hoek, θB) om uitzonderlijke polarisatiediscriminatie te bereiken: bij θB wordt P-gepolariseerd licht doorgelaten met minimale reflectie, terwijl S-gepolariseerd licht sterk wordt gereflecteerd. Bij 1064 nm (een gebruikelijke lasergolflengte) zenden deze apparaten bijvoorbeeld doorgaans P-gepolariseerd licht uit (>95% transmissie) terwijl ze S-gepolariseerd licht reflecteren (>99% reflectie) . De nieuwste ontwerpen bevatten geavanceerde dunne-filmcoatings (bijv. diëlektrische stapelcoatings) die zijn afgezet met behulp van ionenstraalsputteren – een proces dat uniformiteit van de coating garandeert (<1% diktevariatie) en de weerstand tegen laserschade maximaliseert, waardoor ze geschikt zijn voor CW- en gepulseerde lasers met hoog vermogen.
Hoge polarisatie-uitstervingsverhouding : Bereikt een uitdovingsverhouding van >1000:1 (de verhouding tussen gewenste polarisatie en ongewenste polarisatie) bij de ontwerpgolflengte (standaard 1064 nm). Dit betekent dat voor elke 1000 eenheden P-gepolariseerd licht die worden verzonden, minder dan 1 eenheid S-gepolariseerd licht wordt verzonden. Dit is van cruciaal belang voor toepassingen als kwantumcryptografie, waarbij de zuiverheid van de polarisatie een veilige gegevensoverdracht garandeert.
Superieure weerstand tegen laserschade : Getest om extreme laserintensiteiten te weerstaan, met modellen met diëlektrische coating die 2 J/cm⊃2 aankunnen; bij 355 nm (pulsen van 10 ns, herhalingsfrequentie van 20 Hz) en 100 W/cm² CW-vermogen bij 1064 nm. Deze weerstand wordt bereikt door hoogzuivere coatingmaterialen (bijv. SiO₂, TiO₂) en substraatreiniging (ultrasone reiniging in alkalische oplossingen om verontreinigingen te verwijderen) vóór de afzetting.
Breedbandprestaties : Ontwerpstrategieën met lange golfdoorgang (LWP) maken werking mogelijk over grotere golflengtebereiken dan het primaire ontwerpdoel. Een PBS die is ontworpen voor 1064 nm kan bijvoorbeeld ook effectief werken bij 980 nm (NIR) en 1310 nm (telecomgolflengte) met een reductie van de uitdovingsratio van slechts 5-10%. Breedband AR-coatings op invoer-/uitvoeroppervlakken breiden de bruikbaarheid verder uit over 400-1700 nm.
Precisiehoekfabricage : vervaardigd met een invalshoek van 56,4° (de Brewster-hoek voor N-BK7-glas bij 1064 nm) met een tolerantie van ±0,1°. Deze nauwe tolerantie zorgt ervoor dat de polarisatiescheiding consistent blijft over de straalopening. De wighoek van de bundelsplitser (doorgaans 33,6° voor een inval van 56,4°) is ook machinaal bewerkt tot ±0,05° om te voorkomen dat de bundel wegloopt (laterale verplaatsing van de uitgezonden bundel).
Duurzame substraat- en coatingcombinatie : Verkrijgbaar in twee primaire substraten: UV-gefuseerd silica (ideaal voor UV-NIR-toepassingen, 190-2500 nm) en N-BK7 (kosteneffectief voor zichtbaar-NIR, 400-2000 nm). Beide substraten zijn gecombineerd met diëlektrische coatings met een hoge hechtsterkte (>5 N/mm², getest via tape peel) en weerstand tegen omgevingsfactoren (bijv. 95% relatieve vochtigheid, temperatuurbereik -40°C tot +80°C).
Krachtige lasersystemen : maken het splitsen en combineren van bundels mogelijk in industriële lasers (bijv. 1 kW fiberlasers voor het snijden van metaal) en onderzoekslasers (bijv. ultrasnelle Ti:saffierlasers voor spectroscopie). Bij lasersnijden splitste PBS een enkele bundel met hoog vermogen in twee bundels met lager vermogen, waardoor het gelijktijdig snijden van twee werkstukken mogelijk werd, waardoor de productie-efficiëntie werd verdubbeld.
Kwantumoptica : essentieel voor op polarisatie gebaseerde manipulatie en detectie van kwantumtoestanden in systemen zoals kwantumsleuteldistributie (QKD) en kwantumcomputers. In QKD scheidt PBS verstrengelde fotonparen (elk met orthogonale polarisaties) om veilige generatie van encryptiesleutels mogelijk te maken - uitstervingsverhoudingen> 1000: 1 zorgen ervoor dat kwantumtoestanden onbeschadigd blijven.
Metrologie : Zorg voor gepolariseerde lichtbronnen voor ellipsometrie (het meten van de dikte van de dunne film en de brekingsindex) en polarimetrie (karakteriseren van optische materialen). Bij de productie van halfgeleiders gebruiken ellipsometers PBS om de polarisatietoestand van door waferoppervlakken gereflecteerd licht te analyseren, waardoor meting van de dikte van de oxidelaag met een nauwkeurigheid van ± 0,1 nm mogelijk wordt.
Glasvezel : interface tussen optische systemen in de vrije ruimte en glasvezelnetwerken, waarbij polarisatiecontrole van cruciaal belang is voor de signaalintegriteit. In telecomsystemen die werken op 1310 nm of 1550 nm, lijnt PBS bijvoorbeeld de polarisatie van lasers in de vrije ruimte uit met vezelpolarisatie-assen, waardoor signaalverlies wordt verminderd (insertieverlies <0,5 dB).
Beeldvormingssystemen : Verbeter het contrast in polarisatiegevoelige beeldvormingstoepassingen, zoals biomedische beeldvorming (het detecteren van kankerweefsel) en teledetectie (het identificeren van olievlekken). Bij biomedische beeldvorming scheidt PBS gepolariseerd licht af dat wordt gereflecteerd door gezond en kankerweefsel; kankerweefsel heeft een andere polarisatiesignatuur, waardoor het zelfs in een vroeg stadium te onderscheiden is.
Drie sleutelfactoren beïnvloeden LIDT: coatingmaterialen, afzettingsproces en substraatvoorbereiding. Coatingmaterialen met een hoge bandafstandsenergie (bijv. SiO₂, bandafstand ~9 eV) zijn beter bestand tegen door laser veroorzaakte afbraak dan materialen met een lage bandafstand. Het ionenstraal-sputterdepositieproces (vs. thermische verdamping) produceert dichtere coatings met minder defecten, waardoor LIDT met 30-50% toeneemt. Voorbereiding van het substraat – inclusief ultrasoon reinigen en plasma-etsen om oppervlakteverontreinigingen te verwijderen – vermindert absorptieplaatsen die schade kunnen veroorzaken. Voor toepassingen met hoog vermogen kiest u PBS met 'high-LIDT'-specificaties en vermijdt u om in de buurt van de maximale vermogensdichtheid te werken (verlaag met 20-30%).
Ja, maar specificeer modellen met een femtoseconde-classificatie, aangezien standaardcoatings onder korte pulsen verschillende schade-eigenschappen kunnen vertonen (fs vs. ns). PBS met een Femtoseconde-classificatie maakt gebruik van dikkere diëlektrische coatings (10-20 lagen versus 5-10 voor standaard) om de pulsenergie gelijkmatiger te verdelen, waardoor de elektrische piekvelden in de coating worden verminderd. Deze modellen verwerken doorgaans pulsbreedtes tot 10 fs en piekvermogensdichtheden tot 10¹² W/cm² (voor pulsen van 100 fs bij 800 nm). Bevestig altijd de LIDT voor uw specifieke pulsbreedte en golflengte; fs LIDT is vaak lager dan ns LIDT voor dezelfde coating.
Standaardmodellen presteren betrouwbaar van -20°C tot +70°C , met minimale veranderingen in de uitdovingsverhouding (<5% variatie) en transmissie (<2% variatie) binnen dit bereik. Bij temperaturen buiten dit bereik kan de uitzetting/samentrekking van het substraat de invalshoek veranderen, waardoor de uitdovingsratio afneemt. Bij +100°C kan de thermische uitzetting van N-BK7 (7,1 x 10⁻⁶ /°C) de invalshoek met 0,2° verschuiven, waardoor de uitdovingsratio wordt verlaagd tot 500:1. Voor toepassingen bij extreme temperaturen (bijvoorbeeld de lucht- en ruimtevaart) gebruiken versies met hoge stabiliteit gesmolten silicasubstraten (lagere thermische uitzetting: 0,55 × 10⁻⁶ /°C) en flexibele coatingverbindingen, waardoor het bereik wordt uitgebreid tot -40°C tot +100°C.
