位相遅延は波長に強く依存するため、THz単色波長板は単一波長でのみ使用できます。
指定された波長範囲でほぼ一定のリターデーションが必要になる場合があります。その場合のために、THz広帯域位相トランスフォーマーを開発しました。
広帯域位相トランスフォーマーの計算の基本的な方法はよく知られています。ただし、測定系の分解能が高い場合には適しません。そこで、干渉効果を考慮に入れるために方法を変更しました。広帯域相トランスフォーマーは、いくつかの特別な向きの水晶水晶板で構成されています。プレートを積み重ねてホルダーに固定します。ジョーンズによれば、いくつかのリターデーションプレートの形式システムは、「リターダー」と「ローター」と呼ばれる2つの要素のみを含むシステムと光学的に同等です(図1を参照)。リターダーは必要な位相シフトを提供します(通常はπまたはπ/ 2)。
ローテータは偏光面を角度ωで回転させます。
図1.ジョーンズの形式による広帯域位相トランスフォーマーと、偏光子および検光子に対するその位置
広帯域位相トランスフォーマーには2つのタイプがあります。
1) ωは0ºではなく、波長に依存します。これを「アクロマティック偏光変換器」(APC)と呼びます。ωの例を以下に示します。
図2. a)APC L / 4 @ 60-300 umの角度 ω
2) ωは約0ºで、動作波長範囲内で一定です。この場合、それは通常の「アクロマティック波長板」(AWP)であり、その動作原理は単色波長板と同じです。
図2. b)AWP L / 4 @ 60-95 umの角度 ω
現在、1/4波長アクロマティック偏光コンバーター、1/4波長および1/2波長アクロマティック波長板が開発されています。偏光子と検光子に対するAPCとAWPの位置にはいくつかの特徴があります(図1を参照してください)。APCおよびAWPは、角度θ(APCおよびAWPの有効光軸の角度)で偏光子に向ける必要があります。角度θは波長にわずかに依存します(以下の例を参照してください)。
図3. a)APC L / 4 @ 60-300 umの有効光軸の角度θ
図3. b)AWP L / 4 @ 60-95 umの有効光軸の角度θ
アナライザーは、角度βで偏光子軸に向けられています(図1を参照してください)。AWPの場合、アナライザーの位置は波長に依存しません。ただし、APCを扱う場合、アナライザーは以下に従って調整する必要があります。
1) ω(λ)依存性(図2 a)を参照)直線偏光放射が円偏光に変換される場合。
2) 円偏光を直線偏光に変換する場合、β=ω(λ)±45º。
ωの負の符号は、偏光子側から見る場合、アナライザーをθと反対方向、つまり反時計回りに回転させる必要があることを意味します。
実際には、60 umから3000 umまでの広い範囲内のサブ範囲に対して、L / 4 APC、L / 4 AWP、およびL / 2 AWPを設計できます。サブレンジ値は具体的な要求に依存します。決定的なパラメーターの1つは、楕円率の許容誤差(理想的な円偏光からの円偏光の偏差)です。+/- 3%、+ /-10%、またはお客様が指定した別の値を使用できます。許容誤差を大きくすると、動作範囲を広げることができます。
APC L / 4 @ 60-300umおよびAWP L / 4 @ 60-95umは、図1に示すスキームを使用してテストされています。APCとAWPは、θ(λ)依存性を考慮して、偏光子軸に対して配置されました(図3aと3bをそれぞれ参照してください)。アナライザーのさまざまな位置でのAPC透過スペクトルは、FTIR分光計Bruker Vertex 70を使用して測定されています(図4を参照してください)。
図4. 異なるアナライザー位置でのAPC L / 4 @ 60-300 umの測定透過スペクトル
いくつかの波長を選択し、これらの波長のアナライザー角度に対するAPC透過の依存性を示すグラフを作成しました(図5を参照してください)。
図5. アナライザー角度βの関数として測定されたAPC L / 4 @ 60-300 umの透過率
以下のグラフからわかるように、透過率は角度に依存しません(小さなデータの広がりはフーリエ測定の機能によるものです)。これは、APCを通過した放射線が、APCの正常な動作を確認する円偏光を持っていることを意味します。
AWP L / 4 @ 60-95umの光学特性は、レーゲンスブルク大学(ドイツ)のテラヘルツセンターで高出力パルスNH3レーザーを使用して77umおよび90umで研究されています。垂直偏光されたレーザー放射と、AWPを通過する円偏光されたレーザー放射が、アナライザーの回転角度の関数として測定されました。典型的な測定信号を図6に示します。理想的なO形状と8形状からの偏差は、10%ではありません。グラフは、直線偏光から円偏光へ、およびその逆への正しい変換を確認しています。
図6. a)AWPL / 4 @ 60-95umを通過する直線偏光放射の場合のレーザー放射強度とアナライザーの回転角度
図6. b)AWPL / 4 @ 60-95umを通過する円偏光放射の場合のレーザー放射強度とアナライザーの回転角度
THzアクロマティック偏光コンバーター | THzアクロマティック波長板 | |
遅延 | λ/ 4 | λ/ 4 |
動作波長範囲 | 60um-300umまたはお客様指定 | 60um-95umまたはお客様指定 |
楕円率の誤差 | +/- 3%またはお客様指定 | +/- 10%またはお客様指定 |
有効径 | 25mm(標準)または<25mm | 25(標準)mmまたは<25mm |
マウント | 従来の光学部品マウントまたはローテータ | 従来の光学部品マウントまたはローテータ |
アクロマティック偏光コンバーターおよびアクロマティック波長板は、ご要望に応じて製造されます。測定システムの周波数分解能と偏光変換のタイプ(直線偏光を円偏光に、またはその逆に変更する必要があります)を指定してください。
Tydexは励起波長を反射、THzを劣化無しに透過させるNIRとMIRスプリッターを供給します。
NIR-THzスペクトルスプリッターはTi:サファイア レーザー励起波長790nm - 800nmを反射させ、THz放射を透過させ分離します。
MIR - THzスペクトルスプリッターはCO2レーザー波長9.6μm、10.6μmを反射させ、THz放射を透過させ分離します。
スプリッター タイプ | ||
NIR-THzスペクトル スプリッター |
MIR-THzスペクトル スプリッター |
|
材質 | -HRZF-Si -THzグレードの水晶 |
|
寸法公差 | +/- 0.25mm | |
有効径 | 90% | |
表面品質 | スクラッチ- ディグ 60/40 | |
表面精度 | 理想的な平面からの+/- 0.01mm偏差 | |
コーティング | 高反射誘電体コーティング (R> 90%)@ 730-860 nm |
高反射誘電体コーティング (R> 90%)@ 9-11µm |
入射角 | 45° |
典型的な反射および透過曲線を以下に示します。
図1. NIR-THzスペクトルスプリッターの反射(2種類の基板)
図2. NIR-THzスペクトルスプリッター(2種類の基板)の透過
図3. MIR-THzスペクトルスプリッター(2種類の基板)の反射
図4. MIR-THzスペクトルスプリッター(2種類の基板)の透過率
No. |
直径 |
厚さ, mm |
|
mm |
inches |
||
1 |
25.4 |
1.0 |
1.0 |
2 |
50.8 |
2.0 |
1.0 |
2種類のTHzビームスプリッターをご用意しています。
シングルパスビームスプリッター。放射がビームスプリッターを1回通過する光学スキームで使用されます。
ビームがスプリッターを数回通過する干渉計方式のマルチパスビームスプリッター
THzビームスプリッターの材質はHRFZ-Siです。これらのビームスプリッターはコーティングなしで広い波長範囲で約54/46(%)の透過率/反射率比を提供します。
反射と透過の曲線を以下に示します。
図1. HRFZ-Siの透過と反射(サンプルの厚さ-5 mm)
1. シングルパスTHzビームスプリッター
シングルパスビームスプリッター の仕様は、HRFZ-Siウィンドウと同じです。実際、プラノプラノHRFZ-Siウィンドウは、シングルパスビームスプリッターとして使用できます。
材質 | HRFZ-Si |
タイプ | プラノプラノ 平面- 平面 |
直径 | 150mmまで |
直径誤差 | +0.0 /-0.1mm |
厚さ公差 | + / 0.1mm |
有効径 | > = 90% |
平行度 | 3分 |
表面品質(両面研磨) | スクラッチ-ディグ 60/40 |
表面精度 | 理想的な平面からの+/- 0.01mm偏差 |
材質 | HRFZ-Si |
タイプ | プラノプラノ 平面- 平面 |
直径 | 150mmまで |
直径またはクロスカット公差 | +0.0 /-0.1mm |
厚さ公差 | +/- 0.01mm |
有効径 | > = 90% |
平行度 | 5秒 |
表面品質(両面研磨) | スクラッチ-ディグ 60/40 |
表面精度、λ@ 633 nm | 1 |
No. | 直径 | 厚さ |
mm | mm | |
1 | 40x30 | 3.5 |
2 | 50.8 | 3.5 |
THz放射を完全に反射する必要があるアプリケーション用のミラーを提供しています。
基板の材質 | BK7 |
タイプ | プラノプラノ 平面/平面 |
寸法誤差 | +/- 025mm |
有効径 | > = 90% |
研磨面の表面品質 | スクラッチ- ディグ 40/20 |
表面品質、Ra | Ra 2.5 |
表面精度 | 1/2λ λ@ 633nm |
コーティング | プロテクト ゴールド |
金コーティングの厚さ | 〜400nm |
典型的な反射曲線を以下に示します。測定は1000μmまで行われました。ただし、動作波長範囲ははるかに広いです。
図1. THzミラーの反射
No. | 直径 | 厚さ, mm | |
mm | inches | ||
1 | 25.4 | 1.0 | 6.35 |
2 | 38.1 | 1.5 | 6.35 |
3 | 50.8 | 2.0 | 6.35 |
4 | 76.2 | 3.0 | 6.35 |