Variable Spiral Plate-VPS可变涡旋波片-光学仪器

    VPS可变涡旋波片-光学仪器是完美透明的光学元件，不受散射或衍射光的影响（除了材料的吸收损失）。从同质线性偏振光束到径向，方位角的转换可以简单地通过将VSP放置在激光束的光路上来实现。只需更改VSP（Q-Plate）上的偏置，即可获得不同的输出偏振模式。

    可变螺旋板（VSP）是一种无源液晶光学元件，它可以将高斯激光束调制成涡旋光、径向偏振光束 （L=1或L=2）或角向偏振光束。Q-PLATE是一种完美的透射光学元件，由VSP材料构成，在使用过程中没有散射或衍射光损耗（除了材料的吸收损耗外）。VSP可变涡旋波片可以简单的将线偏光转换为径向或角向偏振光。

    瑞士Arcoptix生产的Variable spiral plate（VSP）,也被称为液晶可变螺旋板，是一种无源液晶光学元件，其能够将简单的激光束改变为具有轨道动量（L＝1或L＝2）的涡旋光束或径向偏振光束。
 

VPS可变涡旋波片-光学仪器产品特点：
-只需更改偏置或输入极化，即可生成许多不同的圆对称和连续偏振分布。
-单个元件适用于从400至1500nm的所有波长。
-适用于所有类型的激光以及飞秒脉冲激光。
-能够产生轨道动量和螺旋光束。
-能够产生径向和方位极化分布。
-无损耗，无散射，无衍射，无片段。
 

可变涡旋波片作为螺旋相位板使用（SPP）
VSP的其中一个应用是将具有圆形（左或右）偏振的平面波前转换为具有光学涡旋的光束（光束中心具有不确定相位）。这种光束带有轨道动量（OAM），并具有螺旋波前，如下图所示。Q-PLATE的延迟由交流偏置控制，可以将其调整为50-1500nm之间的任何所需值。 作为附加功能，只需更改Q-PLATE上的偏置即可在100ms内打开或关闭轨道动量。

可变螺旋板用于径向极化
作为Arcoptix径向极化转换器（LINK）的产物，VSP（拓扑电荷Q=0.5）能够将线性输入极化转换为径向或方向极化（取决于输入极化）。通过简单的调整施加于VSP上的交流电压（0-5V），可以使相同的Q-PLATE适用于任何波长。

 
可变涡旋波片的产品应用：
-拉盖尔高斯光束
作为ARCoptix的偏振转换器，Q-Plate能够产生甜甜圈形状的焦点，可用于许多应用。光束的拓扑电荷（在制造时由螺旋板定义）可以产生不同尺寸的环形焦点（拓扑电荷越高，环的尺寸越大）
-轨道角动量
当偏振转换器与偏振器结合使用时，会得到一个可用作偏振轴查找器（PAF）的设备。看着PAF，当入射偏振为线性时，会出现一个暗段。暗段的方向给出了偏振方向。
-双折射材料的检查：
在两个PAF（两个带有两个偏振转换器的偏振器）之间放置一种双折射材料时，可以一眼就能看出样品的双折射特性（特征干涉色和主轴）。样品和偏振器都不必旋转。
-螺旋波前
螺旋板产生具有螺旋波或轨道动量的光束。这样的光束可以用来制造自旋粒子，也可以用于电信应用。
-双光子显微镜、STED、等离子体显微术
在切割材料时，激光束的偏振方向是一个重要的参数。使用P偏振光的切割速度是S偏振光切割速度的两倍以上。因此，大多数切割机都会释放圆形偏振光，从而导致平均切割速度和切割方向的独立性。与圆偏振光相比，径向偏振光finally会提高切割速度，而偏振转换器能承受高强度功率（500W/cm~2）
-双光子显微镜、STED、等离子体表面共振
聚焦不同拓扑电荷的LG光束，可以在聚焦点产生各种强度和偏振模式，具有STED、双光子显微镜或等离子体表面共振的有趣特性。改变螺旋板的相位延迟和产生不同的拓扑电荷的可能性提供了各种各样有益的构型。

液晶可变螺旋板驱动设备：
可变螺旋板可以用标准实验室功能驱动器驱动，也可以使用Arcoptix USB驱动程序。可变螺旋板带有与Arcoptix USB LC Driver兼容的LEMO连接器。
Arcoptix LC（液晶）驱动程序是为驱动偏振转换器而优化的USB计算机控制电源，可变螺旋板的相位延迟可以通过调节其两个电极上的偏置来调节。可以将延迟调整到所使用的激光波长。
LC驱动器具有两个独立的输出（Lemo连接器）。它们通过一个简单的Windows兼容软件进行控制。输出具有可变的振幅，极性反转，频率为1.6KHz。这确保了电池内部LC层的均匀变化。可以根据需要提供外部触发输入。
 

液晶偏振旋转器的主要应用：
-适用于宽波长范围的1/2波片
-可由电压控制的旋转效应
-放置于两个交叉偏振片之间作为光学快门
-与飞秒激光器相似的脉冲激光兼容

可变螺旋板和径向偏振转换器对比：
 可变螺旋板和径向偏振转换器都能产生径向偏振光，可变螺旋板能产生径向偏振光和涡旋光束，径向偏振转换器能产生径向偏振光和方向角偏振光，两者同属偏振光学器件，因此用户容易将两者混淆。下面表格是两种器件的详细对比。

feature 径向偏振转换器 可变螺旋板/可变涡旋波片
技术工艺 向列液晶单元的摩擦与对准 向列液晶单元与pol.紫外光线聚合物对齐
拓扑荷数 不相干 Q=+/- 0.5 标准
Q=1 按需求
Smallest光束尺寸 2 mm 5 mm
轨道动量 OM= +/- 1 OM= +/- 1 on demand +/- 2
波长范围 400-1700nm 400-1700nm
宽带波长照明 Yes possible maximum波长宽度100nm
产生奇点情况 固定奇点 奇点可随输入极化和相位延迟而变化
径向或方向极化 Yes Yes
螺旋相位 No Yes (with circular pol.)
PI相位步进 可以，需要使用相位补偿器进行补偿 无相位步进
电动驱动 Yes USB LC driver recommended Yes USB LC driver recommended

可变涡旋波片的主要参数：
特征 可变螺旋板
波长范围 400-1700 nm
相位延迟 电动可调（0-5V AC）
可用的拓扑荷数（在制造期间固定） q=0,5 标准参数
q=1 或更高的需求
轨道动量 +/- 1
maximum光束尺寸 10 mm
Smallest光束尺寸 5 mm
有效区域 12 mm 直径
传输效率 优于 85% (in the VIS)
缓速材质 向列液晶
基材材质 Glass bk7
局部消光比（输入强度/输出强度）
当元件放置在交叉偏振器之间进行镜像偏振配置时 ~100 @ 633nm
输出强度均匀度 < 1/100 RMS variation
温度范围 15° - 35°
保存操作权限 300 W/cm2 C
100 mJ/cm2 10 ns, 450-1500 nm
50 W/cm2 CW, below 450nm
元件尺寸 6 cm x 4 cm x 1.5 cm