Laserpolariserande stråldelare (PBS) är specialiserade optiska komponenter utformade för att separera en enda ljusstråle i två ortogonalt polariserade komponenter (P-polariserade, parallella med infallsplanet; S-polariserade, vinkelräta mot infallsplanet) eller kombinera två polariserade strålar till en - vilket gör dem kritiska för högeffektlasertumsystem och precisionssystem för metertum.
| Tillgänglighet: | |
|---|---|
Till skillnad från icke-polariserande stråldelare (som delar upp ljus efter intensitet), utnyttjar polariserande PBS Brewsters vinkelgeometri (där infallsvinkeln är lika med Brewster-vinkeln, θB) för att uppnå exceptionell polarisationsdiskriminering: vid θB överförs P-polariserat ljus med minimal reflektion, medan S-pol reflekteras starkt. Till exempel, vid 1064 nm (en vanlig laservåglängd), sänder dessa enheter vanligtvis P-polariserat ljus (>95 % transmission) medan de reflekterar S-polariserat ljus (>99 % reflektion) . De senaste designerna innehåller avancerade tunnfilmsbeläggningar (t.ex. dielektriska stackbeläggningar) avsatta med jonstråleförstoftning – en process som säkerställer beläggningslikformighet (<1 % tjockleksvariation) och maximerar laserskadamotstånd, vilket gör dem lämpliga för högeffekts CW och pulsade lasrar.

High Polarization Extinktion Ratio : Uppnår >1000:1 extinktionsförhållande (förhållandet mellan önskad polarisation och oönskad polarisation) vid designvåglängden (1064 nm standard). Detta innebär att för varje 1000 enheter P-polariserat ljus som sänds, sänds mindre än 1 enhet S-polariserat ljus - kritiskt för applikationer som kvantkryptografi, där polarisationsrenhet säkerställer säker dataöverföring.
Överlägsen motståndskraft mot laserskador : Testad för att motstå extrema laserintensiteter, med dielektriskt belagda modeller som klarar 2 J/cm² vid 355 nm (10 ns pulser, 20 Hz repetitionshastighet) och 100 W/cm² CW-effekt vid 1064 nm. Denna motståndskraft uppnås genom beläggningsmaterial med hög renhet (t.ex. SiO₂, TiO₂) och substratrengöring (ultraljudsrengöring i alkaliska lösningar för att avlägsna föroreningar) före avsättning.
Bredbandsprestanda : Designstrategier för långvågspass (LWP) möjliggör drift över utökade våglängdsområden bortom det primära designmålet. Till exempel kan en PBS designad för 1064 nm också fungera effektivt vid 980 nm (NIR) och 1310 nm (telekomvåglängd) med endast en 5-10% minskning av utsläckningsförhållandet. Bredbandiga AR-beläggningar på in-/utgångsytor utökar användbarheten ytterligare över 400-1700 nm.
Precisionsvinkeltillverkning : Tillverkad med en infallsvinkel på 56,4° (Brewster-vinkeln för N-BK7-glas vid 1064 nm) med ±0,1° tolerans – denna snäva tolerans säkerställer att polarisationsseparationen förblir konsekvent över strålöppningen. Stråldelarens kilvinkel (vanligtvis 33,6° för 56,4° infall) är också bearbetad till ±0,05° för att förhindra strålgången (lateral förskjutning av den överförda strålen).
Hållbar substrat- och beläggningskombination : Finns i två primära substrat: UV-smält kiseldioxid (idealiskt för UV-NIR-applikationer, 190-2500 nm) och N-BK7 (kostnadseffektivt för synligt-NIR, 400-2000 nm). Båda substraten är parade med dielektriska beläggningar som har hög vidhäftningshållfasthet (>5 N/mm², testad via tejpavdragning) och motståndskraft mot miljöfaktorer (t.ex. 95 % relativ fuktighet, -40°C till +80°C temperaturområde).
Högeffektslasersystem : Möjliggör stråldelning och kombination i industriella lasrar (t.ex. 1 kW fiberlasrar för metallskärning) och forskningslasrar (t.ex. ultrasnabba Ti:safirlasrar för spektroskopi). Vid laserskärning delade PBS en enda högeffektstråle i två lågeffektstrålar, vilket möjliggör samtidig skärning av två arbetsstycken - vilket fördubblar produktionseffektiviteten.
Kvantoptik : Viktigt för polarisationsbaserad kvanttillståndsmanipulation och detektion i system som kvantnyckeldistribution (QKD) och kvantberäkning. I QKD, separerar PBS intrasslade fotonpar (var och en med ortogonala polarisationer) för att möjliggöra säker krypteringsnyckelgenerering - utsläckningsförhållanden >1000:1 säkerställer att kvanttillstånd förblir oförstörda.
Metrologi : Tillhandahåller polariserade ljuskällor för ellipsometri (mätning av tunnfilmstjocklek och brytningsindex) och polarimetri (karakteriserande optiska material). Inom halvledartillverkning använder ellipsometrar PBS för att analysera polarisationstillståndet för ljus som reflekteras från waferytor, vilket möjliggör mätning av oxidskiktets tjocklek med ±0,1 nm precision.
Fiberoptik : Gränssnitt mellan optiska system med fritt utrymme och fiberoptiska nätverk, där polarisationskontroll är avgörande för signalintegriteten. Till exempel, i telekomsystem som arbetar vid 1310 nm eller 1550 nm, justerar PBS polariseringen av lasrar med fritt utrymme med fiberpolarisationsaxlar, vilket minskar signalförlusten (insättningsförlust <0,5 dB).
Avbildningssystem : Förbättra kontrasten i polarisationskänsliga bildbehandlingstillämpningar, såsom biomedicinsk avbildning (upptäcka cancervävnad) och fjärranalys (identifiera oljeutsläpp). Vid biomedicinsk avbildning separerar PBS polariserat ljus som reflekteras från frisk och cancerös vävnad - cancervävnad har en annan polarisationssignatur, vilket gör det urskiljbart även i tidiga stadier.
Tre nyckelfaktorer påverkar LIDT: beläggningsmaterial, avsättningsprocess och substratförberedelse. Beläggningsmaterial med högt bandgapenergi (t.ex. SiO₂, bandgap ~9 eV) är mer motståndskraftiga mot laserinducerad nedbrytning än material med låga bandgap. Jonstråleförstoftningsprocessen (mot termisk förångning) ger tätare beläggningar med färre defekter, vilket ökar LIDT med 30-50%. Förberedelse av underlaget – inklusive ultraljudsrengöring och plasmaetsning för att avlägsna ytföroreningar – minskar absorptionsställen som kan initiera skada. För applikationer med hög effekt, välj PBS med 'high-LIDT'-specifikationer och undvik att arbeta nära den maximala effekttätheten (sänka med 20-30%).
Ja, men specificera femtosekundklassade modeller, eftersom standardbeläggningar kan uppvisa olika skadeegenskaper under korta pulser (fs vs. ns). Femtosekundklassade PBS använder tjockare dielektriska beläggningar (10-20 lager mot 5-10 för standard) för att fördela pulsenergin jämnare, vilket minskar de elektriska toppfälten i beläggningen. Dessa modeller hanterar vanligtvis pulsbredder ner till 10 fs och toppeffekttätheter upp till 10⊃1;⊃2; W/cm² (för 100 fs pulser vid 800 nm). Bekräfta alltid LIDT för din specifika pulsbredd och våglängd—fs LIDT är ofta lägre än ns LIDT för samma beläggning.
Standardmodeller presterar tillförlitligt från -20°C till +70°C , med minimala förändringar i släckningsförhållande (<5 % variation) och transmission (<2 % variation) inom detta område. Vid temperaturer utanför detta intervall kan substratexpansion/sammandragning ändra infallsvinkeln, vilket minskar utsläckningsförhållandet - till exempel vid +100°C kan N-BK7:s termiska expansion (7,1 × 10⁻⁶ /°C) förskjuta infallsvinkeln med 0,2°, vilket sänker utsläckningsförhållandet 500:1. För applikationer med extrema temperaturer (t.ex. flygindustrin) använder högstabila versioner smält kiseldioxidsubstrat (lägre termisk expansion: 0,55 × 10⁻⁶ /°C) och flexibla beläggningsbindningar, vilket utökar intervallet till -40°C till +100°C.