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TYDEX

THz広帯域位相トランスフォーマー

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

 

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。