Laserpolariserende straalsplitters (PBS) zijn gespecialiseerde optische componenten die zijn ontworpen om een enkele lichtstraal te scheiden in twee orthogonaal gepolariseerde componenten (P-gepolariseerde, parallel aan het vlak van incidentie; S-gepolariseerde, perpendiculair voor het vlak van incidentie) en kwantum Optics, cruciaal voor hen cruciaal voor hen cruciaal.
Beschikbaarheid: | |
---|---|
In tegenstelling tot niet-polariserende beamsplitters (die licht splitsen door intensiteit), polariseren PBS-hefboomwerking van Brewster's hoekgeometrie (waarbij de invalshoek gelijk is aan de Brewster-hoek, θb) om uitzonderlijke polarisatie-discriminatie te bereiken: bij θb, P-gepolariseerd licht wordt overgedragen met minimale reflectie, terwijl S-Polarised Light sterk wordt weerspiegeld. Bijvoorbeeld, bij 1064 nm (een gemeenschappelijke lasergolflengte), verzenden deze apparaten meestal P-gepolariseerd licht (> 95% transmissie) terwijl deze S-gepolariseerd licht weerspiegelt (> 99% reflectie) . De nieuwste ontwerpen bevatten geavanceerde dunne-filmcoatings (bijv. Diëlektrische stapelcoatings) afgezet met behulp van ionenstraal sputtering-een proces dat zorgt voor coatinguniformiteit (<1% dikte variatie) en maximaliseert de weerstand van laserschade, waardoor ze geschikt zijn voor hoogkrachtige CW en gepulseerde lasers.
Hoge polarisatie -uitsterven ratio : bereikt> 1000: 1 uitsterven verhouding (de verhouding van de gewenste polarisatie tot ongewenste polarisatie) bij de ontwerpgolflengte (standaard 1064 nm). Dit betekent dat voor elke 1000 eenheden van P-gepolariseerd licht overgedragen, minder dan 1 eenheid S-gepolariseerd licht wordt overgedragen-kritisch voor toepassingen zoals kwantumcryptografie, waarbij polarisatiezuiverheid zorgt voor veilige gegevensoverdracht.
Superieure laserschadeweerstand : getest om extreme laserintensiteiten te weerstaan, met diëlektrisch gecoate modellen die 2 J/cm⊃2 afhandelen; bij 355 nm (10 ns pulsen, 20 Hz herhalingssnelheid) en 100 W/cm² CW -stroom op 1064 nm. Deze weerstand wordt bereikt door middel van hoogzuivere coatingmaterialen (bijv. Sio₂, Tio₂) en substraatreiniging (ultrasone reiniging in alkalische oplossingen om verontreinigingen te verwijderen) vóór afzetting.
Breedbandprestaties : LWP Pass-strategieën voor Long-Wave Pass (LWP) maken werking mogelijk over uitgebreide golflengtebereiken voorbij 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 slechts een vermindering van 5-10% in de extinctie-verhouding. Breedband AR-coatings op ingang/uitgangsoppervlakken breiden de bruikbaarheid verder uit over 400-1700 nm.
Precisiehoekfabricage : vervaardigd met een invalshoek van 56,4 ° (de brouwselhoek voor N-Bk7-glas bij 1064 nm) met ± 0,1 ° tolerantie-deze strakke tolerantie zorgt ervoor dat polarisatiescheiding consistent blijft over het bundelopening. De wighoek van de bundelsplitser (typisch 33,6 ° gedurende 56,4 ° incidentie) wordt ook bewerkt tot ± 0,05 ° om bundelafwijking te voorkomen (laterale verplaatsing van de verzonden balk).
Duurzame substraat en coatingcombinatie : beschikbaar 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 gekoppeld aan diëlektrische coatings met een hoge hechtsterkte (> 5 N/mm², getest via tapepeel) en weerstand tegen omgevingsfactoren (bijv. 95% relatieve vochtigheid, -40 ° C tot +80 ° C temperatuurbereik).
High-Power lasersystemen : schakel bundelsplitsing en combineren in industriële lasers (bijv. 1 kW vezellasers voor metaalknipsel) en onderzoekslasers (bijv. Ultrasnelle TI: saffierlasers voor spectroscopie). Bij lasersnijden splitste PBS een enkele krachtige straal in twee lagere krachtstralen, waardoor gelijktijdig snijden van twee werkstukken mogelijk is-verdubbeling van productie-efficiëntie.
Kwantumoptica : essentieel voor op polarisatie gebaseerde kwantumstaatmanipulatie en detectie in systemen zoals kwantumsleutelverdeling (QKD) en kwantum computing. In QKD scheiden PBS Entangled fotonenparen (elk met orthogonale polarisaties) om veilige coderingssleutelgeneratie mogelijk te maken - Extinctie -verhoudingen> 1000: 1 Zorg ervoor dat kwantumstaten niet worden gecorrigeerd.
Metrologie : geef gepolariseerde lichtbronnen voor ellipsometrie (meten van dunne-filmdikte en brekingsindex) en polarimetrie (karakteriseren van optische materialen). Bij de productie van halfgeleiders gebruiken ellipsometers PBS om de polarisatietoestand van het licht te analyseren dat wordt gereflecteerd door wafeloppervlakken, waardoor de dikte van de oxidelaag met ± 0,1 nm precisie met ± 0,1 nm wordt.
Vezeloptiek : interface tussen optische systemen met vrije ruimte en glasvezelnetische netwerken, waarbij polarisatiecontrole van cruciaal belang is voor signaalintegriteit. Bijvoorbeeld, in telecomsystemen die werken bij 1310 nm of 1550 nm, stemmen PBS de polarisatie van lasers in de vrije ruimte met vezelpolarisatie-assen uit, waardoor signaalverlies (insertieverlies <0,5 dB) wordt verminderd.
Imaging Systems : Verbetering van het contrast in polarisatiegevoelige beeldvormingstoepassingen, zoals biomedische beeldvorming (het detecteren van kankerachtig weefsel) en teledetectie (identificerende olievlekken). In biomedische beeldvorming scheiden PBS gescheiden gepolariseerd licht gereflecteerd door gezond en kankerachtig weefsel - kankerachtig weefsel heeft een andere polarisatiebedrijf, waardoor het zelfs in vroege stadia te onderscheiden is.
Drie belangrijke factoren beïnvloeden LIDT: coatingmaterialen, afzettingsproces en substraatbereiding. Coatingmaterialen met hoge bandgap-energie (bijv. Sio₂, bandgap ~ 9 eV) zijn meer resistent tegen laser-geïnduceerde afbraak dan materialen met lage bandgap. Het ionenbundel sputterdepositieproces (versus thermische verdamping) produceert dichtere coatings met minder defecten, waardoor de LIDT met 30-50%toeneemt. Substraatbereiding - inclusief ultrasone reiniging en plasma -etsen om oppervlakte -verontreinigingen te verwijderen - verstrekt absorptielocaties die schade kunnen initiëren. Kies voor krachtige toepassingen PBS met 'high-lidt ' specificaties en vermijd het werken in de buurt van de maximale vermogensdichtheid (derate met 20-30%).
Ja, maar specificeer femtoseconde rated modellen, omdat standaardcoatings verschillende schade-eigenschappen kunnen vertonen onder korte pulsen (FS versus NS). FEMTOSECOND-rating PBS gebruiken dikkere diëlektrische coatings (10-20 lagen versus 5-10 voor standaard) om pulsenergie gelijkmatiger te verdelen, waardoor piek elektrische velden in de coating worden verminderd. Deze modellen verwerken meestal pulsbreedtes tot 10 FS en piekvermogendichtheden tot 10⊃1; ⊃2; W/cm² (voor 100 FS pulsen bij 800 nm). Bevestig de LIDT altijd 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 uitstervenverhouding (<5% variatie) en transmissie (<2% variatie) binnen dit bereik. Bij temperaturen voorbij dit bereik kan substraatuitbreiding /contractie de invalshoek veranderen, waardoor de uitstervingsverhouding wordt verminderd-bijvoorbeeld bij +100 ° C, kan de thermische expansie van N-BK7 (7,1 x 10⁻⁶ /° C) de incidentie van de incidentie verlagen door 0,2 °, de extinatieverhouding tot 500: 1. Voor toepassingen voor extreme temperatuur (bijv. Aerospace) gebruiken versies met hoge stabiliteit gefuseerde silicasubstraten (lagere thermische expansie: 0,55 × 10⁻⁶ /° C) en flexibele coatingbindingen, waardoor het bereik wordt verlengd tot -40 ° C tot +100 ° C.