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無機波片-薄膜光學元件

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使光的振動方向旋轉的波長板的功能

波片是一種主要用於高效利用光的光學元件。它用於投影機等光學設備中,將光的方向調整到所需的方向。下面讓我們仔細了解波片的結構和功能。
本文介紹的偏振片接收非偏振光,並將其沿特定方向透射。相較之下,波片可以透過改變入射光的相位(光的時序)來改變偏振狀態。

波片具有旋轉偏振方向的功能

下面兩張圖顯示了光波穿過半波片和四分之一波片的情況,這兩種波片是最常見的波片類型。

可以將光視為兩個方向的直向光矢量的組合。如果您將相位移動1/2波長,如下圖所示,則可以獲得與未移動相位成90度角的線性偏振光。

透過半波片旋轉偏振方向

另一方面,下圖是從1/4波長板輸出的光的示意圖,其將相位定時移動1/4。合成光的矢量以螺旋方式繪制,因此稱為“圓偏振光”。1/4波長板相反,如果輸入圓偏振光的光,就能輸出線偏振光。

線性偏振 → 四分之一波片圓偏振

通過波長板更有效地利用光

下面是波長板在設備中實際使用的示例。使用波長板的設備之一是用於會議等的投影儀。它結合在其內部稱為PS轉換器的光學部件中。從光源發出的光通過PS轉換器轉換為偏振,並且通過將其與匹配於液晶的偏振光對齊來提高光利用效率。

下圖顯示了光源通過PS轉換器後投影儀內部的投影路徑。左側光源發出的非偏振光是P偏振光 (水平方向上振動的光) 和S偏振光 (垂直方向上振動的光) 的混合。PS轉換器 (偏振轉換元件) 直接透射S偏振光,而P偏振光通過1/2波長板轉換成S偏振光透射。換句話說,PS轉換器 (1/2波長板) 的作用是將無偏振光轉換為S偏振光。通過PS轉換器的S偏振光被偏振光束分離器反射,然後進入反射型液晶面板,僅輸出圖像的像素變為P偏振光,圖像通過偏振光束分離器投影。

使用 PS 轉換器提高光效率(範例)

波長板所需的第一個性能是具有高“旋轉透射率”。旋轉透射率是進入波長板的光偏振轉換效率的百分比。以下是顯示Dexcerials開發的寬頻1/2波長板的偏振透射率的兩個圖表。上面是以波長為橫軸的圖表,下面是以光的入射角為橫軸。為了盡可能有效地使用光源的光,需要在盡可能寬的波長帶和入射角下保持接近100%的偏振透射率。

波長板的旋轉透射率/波長依賴性
波長版本的旋轉透射率/角度依賴性

迪睿合無機波片的特點

許多傳統的波長板是由有機材料制成的。有機材料有成本低的優點,但是有怕熱的大缺點。因此,近年來,具有高亮度的投影儀正在使用能夠承受長期使用的無機材料的波長板。

迪睿合開發的無機波片主要具有以下三大特色。

  1. 因為是無機材料,所以耐熱、耐光性優異。
  2. 通過薄膜工藝制造,可以設計出滿足客戶需求的小相位差膜。
  3. 通過薄膜工藝制造,可以制作入射角依賴性小的相位差板.。

也有由石英製成的無機波片。然而,石英波片的精度較低,因為它們採用機械拋光工藝來實現½或¼的相位差。

Dexcerials無機波長版的結構 (示意圖)

另一方面,Dexcerials開發的薄膜工藝波長板通過在玻璃基材上斜向蒸鍍無機材料形成柱狀結構並產生相位差。因此,能夠以高精度進行制造。

為了提高投影儀的性能,可以投影更明亮,更高質量的圖像,Deccelerials將繼續進行研究。

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