电控液晶径向偏振转换模块工作原理与参数整理，400-1700nm波段使用ARCoptix径向偏振器

瑞士ARCoptix推出的径向偏振转换器（Radial-Polarization Converter）是一款具有独特技术优势的产品，可将普通线偏振光高效转化为连续分布的径向偏振或方位角偏振光束，并可产生拉盖尔-高斯光束及贝塞尔-高斯光束。其电控液晶式径向偏振转换器支持在400～1700nm的宽波段内灵活设定工作波长，特别适合对波长可调性要求高或需要动态切换偏振状态的实验应用。如果输入的是线性偏振光，则系统的损耗约为20％-30％（由于液晶材料的反射和吸收）。ARcoptix电控径向偏振器整个系统由可变相位延迟器+偏振转换器+径向偏振转换器三部分一起集成到一个铝制外壳中，结构紧凑，可以很容易的插入到一个光学装置内，如下图所示：

电控径向偏振光转换器的主要参数：

拉盖尔-高斯光束（LG 光束或甜甜圈光束）的生成

借助ARCoptix径向偏振光转换器可以在可见光至近红外波段（包括脉冲激光）中相对容易地从任何激光器生成拉盖尔-高斯光束以及贝塞尔-高斯光束。

仅需聚焦穿过径向偏振器的方向角准直激光束，我们便能得到如下面左图所示的典型“甜甜圈”状LG拉盖尔高斯光束。借助与 X 和 Y 轴平行的线性偏振器，我们分别得到了与同一“甜甜圈”状光束的 x-y 偏振分量相对应的两个半波瓣光斑（位于中间的图示）。

通过在该装置中插入一个环形狭缝，可以获得聚焦的环形方位角光束，从而生成一阶贝塞尔高斯光束，也叫做涡旋光束（右图所示）。

径向偏振转换器Radial-Polarization converter，是一种向列液晶单元，由一个均匀的和一个圆形的偏振取向层组成。由于液晶单元的特殊排列方式，径向偏振转换器局部旋转了线性偏振光束的方向，根据入射线偏振的方向，我们可以得到轴对称的角向或径向偏振光束。如下图所示：

由于液晶排布的特性，上下两部分的旋转方向相反，尽管产生的电场矢量分布满足，但是在径向偏振转换器中间会形成一条平行于液晶层轴方向的缺陷线，如下图所示，中间的线条表示由于上部和下部的扭转方向不同而存在的缺陷线，箭头表示入射偏振光。

对于某些需要均匀相位分布的应用，仅使用径向偏振转换器是不行的，通过集成的可调液晶相位延迟器，能够在穿过它的光束的两半之间实现可调的相位延迟，以补偿光束上不均匀的分布。如图所示，可变相位延迟器集成在偏振旋转器单元的前端，可调液晶相位延迟器有效工作区域覆盖了半个有效孔径，厚度为9微米，内部填充有双折射率为Δn=0.14的液晶，室温下可变相位延迟器最大延迟值可达1260纳米。若施加电压，延迟值可连续降低。

偏振转换器可以被看作是一种半波片，能够将入射偏振旋转90°，它是由一个简单的方波电信号驱动，该信号的极性会发生变化，可以在0和5伏之间切换，实现任何波长的偏振分布在径向和角向之间快速切换。

ARcoptix径向偏振光转换器驱动器：

ARcoptix径向偏振器可以通过一台或两台标准实验室驱动器使用，也可以通过USB ARCoptix LC Driver使用。ARcoptix S.A. LC（液晶）驱动程序是为驱动径向偏振光转换器而优化的USB计算机控制电源。通过LC驱动器的四个输出，可以驱动ARcoptix 电控可调涡旋波片Radial-Polarization converter内的可调液晶相位延迟器和偏振旋转器，LC驱动程序有两个独立的输出（Lemo连接器），他们通过一个简单的Windows兼容软件控制。输出具有可变的平方振幅，极性反转，频率为1.6KHz。这保证了LC层的均匀变化，可根据需要提供外部触发器输入。