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太赫茲單色波片只能用于單一波長，因為相位延遲很大程度上取決于波長。 有時需要在指定的波長范圍內具有幾乎恒定的延遲。 針對這種情況，我們開發(fā)了太赫茲寬帶相位轉換器（THz Broad-Band Phase Transformers）。

寬帶相位變壓器計算的基本方法是眾所周知的。但是，它們不適用于測量系統(tǒng)具有高分辨率的情況。 所以我們修改了方法以考慮干擾效應。 寬帶相位變壓器由幾個特殊定向的水晶石英板組成。 這些板堆疊在一起并固定在支架中。 根據(jù)瓊斯形式主義，幾個延遲板的系統(tǒng)在光學上等同于僅包含兩個元素的系統(tǒng)：所謂的“延遲器”和“旋轉器”（請參見圖1）。 延遲器提供所需的相移（通常為π或π/2）。 旋轉器以角度ω轉動偏振平面。

圖1.以瓊斯形式表示的寬帶相位變換器及其相對于偏振器和分析儀的位置

有兩種類型的寬帶相位轉換器：

1) ω不是0o，它取決于波長。 我們稱之為“消色差偏振轉換器”（APC）。ω行為的示例如下。

圖2. a) APC L/4@60-300 um的角度ω

2) ω約為0o，在工作波長范圍內為常數(shù)。 在這種情況下，它通常是“消色差波片”（AWP），其工作原理與單色波片相同。

圖2. b) AWP L/4@60-95 um的角度ω

目前已開發(fā)出四分之一波消色差偏振轉換器、四分之一波和半波消色差波片。APC和AWP相對于偏光片和檢偏器的位置有一些特點（見圖1）。APC和AWP應以θ角（APC和AWP的有效光軸角度）朝向偏振器。 角度θ略微取決于波長（請參見下面的示例）。

圖3. a) APC L/4@60-300 um的有效光軸角度θ

圖3. b) AWP L/4@60-95 um的有效光軸角度θ

分析儀以β角朝向偏振器軸（請參見圖1）。在AWP的情況下，分析儀位置不取決于波長。但是，如果我們處理APC，則應根據(jù)以下條件調整分析儀：

1) ω(λ)相關性（請參見圖2a））如果將線偏振輻射轉換為圓偏振輻射；

2) β=ω(λ)±45o在圓極化轉換為線性極化的情況下。

ω的負號表示如果從偏光片一側看，需要將檢偏器向與θ的相反方向旋轉，即逆時針旋轉。

實際上，我們可以為從60 um到3000 um的寬范圍內的子范圍設計L/4 APC、L/4 AWP和L/2 AWP。子范圍值取決于具體需求。決定性參數(shù)之一是橢圓度容差（實現(xiàn)的圓極化與理想圓極化的偏差）。它可以是+/-3%、+/-10%或客戶指定的其他值。公差增加將允許擴大操作范圍。

APC L/4@60-300um和AWP L/4@60-95um已使用圖1所示的方案進行了測試。考慮到θ (λ)依賴性（請分別參見圖3a和3b），APC和AWP相對于偏振器軸定位。使用FTIR光譜儀Bruker Vertex 70測量了分析儀不同位置的APC透射光譜（請參見圖4）。

圖4. APC L/4@60-300 um在不同分析儀位置測量的透射光譜

我們選擇了幾個波長并繪制了圖表，顯示了這些波長的APC傳輸對分析儀角度的依賴性（請參見圖5）。

圖5. APC L/4@60-300 um的測量透射率作為分析儀角度β的函數(shù)

如下圖所示，傳輸不依賴于角度（小數(shù)據(jù)傳播是由于我們的傅立葉測量的特征）。這意味著通過APC的輻射具有圓偏振，可確認APC的正確操作。

AWP L/4@60-95um的光學特性已在雷根斯堡大學（德國）太赫茲中心使用高功率脈沖NH3激光器在77um和90um進行了研究。 垂直偏振激光輻射以及通過AWP的圓偏振激光輻射被測量為分析儀旋轉角度的函數(shù)。 典型測量信號如圖6所示。與理想O形和8形的偏差不超過10%。 這些圖表證實了線偏振輻射到圓偏振輻射的正確轉換，反之亦然。

圖6. a)線偏振輻射通過AWPL/4@60-95um的情況下，激光輻射強度與分析儀旋轉角度的關系

圖6. b)在圓偏振輻射通過AWPL/4@60-95um的情況下，激光輻射強度與分析儀旋轉角度的關系