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向列型液晶相位延遲器——LCVR

Optics的半波液晶延遲器(LCVR)利用向列型液晶盒作為可變波片。由于沒(méi)有采用運(yùn)動(dòng)件設(shè)計(jì)，并添加了的電路結(jié)構(gòu)，因而可實(shí)現(xiàn)毫秒量級(jí)的響應(yīng)時(shí)間。和其它同類(lèi)型液晶產(chǎn)品相比，具有較快響應(yīng)速度，可應(yīng)用于更高工作頻率。增透膜和通光孔徑可選，且支持提供補(bǔ)償型和溫度穩(wěn)定型LCVR。

這些產(chǎn)品均采用向列相晶體材料來(lái)電控制極化。Meadowlark光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)液晶產(chǎn)品通過(guò)改變材料的有效雙折射來(lái)提供可調(diào)的延遲，從而將輸入偏振光改變?yōu)槿我膺x擇的橢圓、直線或圓偏振。

關(guān)鍵詞：液晶相位延遲器，液晶可變波片，Liquid Crystal Variable Retarder，LCVR， Meadowlark，液晶波片，可變波片，可變延遲器，，液晶光閥，液晶開(kāi)關(guān)，高速液晶相位延遲器

液晶可變相位延遲器(LCVR)由填充滿液晶(LC)分子溶液的透明液晶盒組成，可作為可變波片。透明盒壁的兩個(gè)平行面鍍有透明導(dǎo)電膜，可在液晶盒上施加電壓。在未加電壓的情況下，液晶分子的取向由配相膜決定，配相膜為有機(jī)聚酰亞胺鍍膜并配上摩擦角。加上交流電壓后，液晶分子會(huì)根據(jù)所加電壓的均方根值改變分子取向。因此，可以給入射偏振光束快慢軸間添加相位差，且改相位差可通過(guò)改變所加的電壓進(jìn)行主動(dòng)控制。廠家通過(guò)將液晶可變延遲器放置在陽(yáng)極化鋁外殼中進(jìn)行封裝，從而使快速軸和慢速軸相對(duì)于一個(gè)方便的安裝孔都處于45°角。

電壓為零時(shí)，延遲器具有初始的大相位延遲量，該延遲量與液晶材料以及液晶層厚度等有關(guān)；隨著電壓增大，液晶分子取向逐漸發(fā)生，使得相位延遲量隨之不斷減小，并趨于零。因此，一般來(lái)說(shuō)，普通的LCVR無(wú)法將相位延遲量減小至零。對(duì)于一些有零延遲或極微小延遲量需要的客戶，原廠通過(guò)給晶胞添加負(fù)延遲聚合物補(bǔ)償劑，制作了補(bǔ)償型液晶相位延遲器，可以實(shí)現(xiàn)零相位延遲量。

另外，由于液晶相位延遲器的工作性能也受溫度影響，整體延遲隨溫度升高而降低(約為每℃‐0.4%)，因此，原廠還提供溫度控制選項(xiàng)，保證LCVR在穩(wěn)定溫度下工作。

響應(yīng)速度：

LCVR的響應(yīng)時(shí)間取決于幾個(gè)參數(shù)，包括層厚、粘度、溫度、驅(qū)動(dòng)電壓變化和表面處理。液晶響應(yīng)時(shí)間與層厚的平方成正比，因此與總延遲的平方成正比。響應(yīng)時(shí)間也取決于延遲變化的方向。如果延遲增加，反應(yīng)時(shí)間由液晶分子的機(jī)械弛豫決定。如果延遲值減小，由于液晶層上的電場(chǎng)增加，響應(yīng)時(shí)間會(huì)快得多。我們的標(biāo)準(zhǔn)可見(jiàn)液晶可變緩速器的典型響應(yīng)時(shí)間如圖b所示。從1 / 2到0λ(低到高電壓)轉(zhuǎn)換大約需要5毫秒，從0到1 / 2λ(高到低電壓)轉(zhuǎn)換大約需要20毫秒。使用高雙折射的定制材料和更薄的液晶層，可以提高響應(yīng)時(shí)間。在較高的溫度下，材料粘度下降，也有助于更快的反應(yīng)。圖c為另一種進(jìn)一步提高響應(yīng)速度的方法，利用了瞬時(shí)向列效應(yīng)（TNE）減小液晶響應(yīng)時(shí)間，詳見(jiàn)高速液晶相位延遲器。

為了避免離子積聚損壞液晶層，液晶器件應(yīng)該采用無(wú)直流偏置的交流方波電壓信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；我們要求使用2kHz的振幅可調(diào)方波電壓信號(hào)來(lái)控制我們的液晶可調(diào)延遲器;Meadowlark的雙通道控制器和四通道控制器均能滿足上述驅(qū)動(dòng)要求。