消色差波片的基本原理及产品介绍

联合光科

消色差波片的原理

我们之前写过一篇《波片的选型和常规指标的介绍》，文章详细介绍了波片的原理、分类和选型，我们本文主要介绍我们推出的一款新产品——消色差波片，关于波片的原理这里我们就不再赘述。

消色差波片

波片一般由双折射材料制作，产生的相位延迟为

其中n0和ne分别是o光和e光的折射率，由于光学材料对不同波长的色光有不同的折射率，即n0和ne均为波长的函数，因此，波片厚度d也是波长的函数。根据以上理论，常用的1/4波片和1/2波片厚度一定，仅对单一波长使用，对别的波长就会产生误差，甚至完全不能使用，这对于非单色光谱工作就造成了困难。

消色差波片能有效减少波长对相位延迟的影响，实现同一波片在多个波段具有同一延迟量，在很宽的波长范围实现均匀的相位延迟。

消色差波片原理简介

消色差的概念对于几何光学领域的从业者来说再熟悉不过了，色差本质上是由于光学材料对不同波长的色光有不同的折射率（即色散）而带来的像差，如图2(a)所示，同一孔径不同色光经光学系统后与光轴有不同的交点，在任何像面位置，物点的像是一个彩色的弥散斑。图2(b)是一个典型的消色差透镜示意图，通过使用两片不同折射率的玻璃组合来补偿色差。

图2 (a)色差               (b)消色差透镜

“消色差波片”的“色差”与几何像差中描述的成像色差意义不同，它是指波长对相位延迟的影响。

单个双折射晶体波片的延迟可以简化表示为：

其中，μ为材料双折射率，d为晶体厚度，λ为入射光波长。若能找到一种晶体材料，其双折射率随波长成线性变化，那么它的延迟就不再随波长变化。但现实中很难找到能够满足这种要求的双折射晶体。

与消色差透镜类似，不同晶体其双折射率随波长变化是不一致的，利用这一原理，采用两种不同材料的晶体，可以组成消色差波片。对不同波长光的相位延迟如下式：

已知μ1、μ′1、μ2、μ′2、λ1、λ2时，可以求出d1、d2的厚度，保证在λ1、λ2两波长处得到相同的相位延迟，从而实现消色差的目的。

常用的消色差波片由石英晶体和氟化镁（MgF2）构成，通过将多级石英波片的快轴和氟化镁波片的慢轴对准，可以获得零级消色差波片，根据两块波片的光程差为λ/4和λ/2，分别获得λ/2和λ/4消色差波片。

图3 消色差波片示意图

消色差波片应用

消色差波片往往应用于一些复杂的物理光学仪器，如光谱椭圆偏振仪、双折射滤波器、太阳磁场望远镜等；

消色差波片也常在红外激光领域，用于光谱整形、激光调谐和光通讯等；

消色差波片产品介绍

联合光科推出了直径为25.4mm，满足400-700nm、700-1100nm、1100-1650nm三种工作波长范围的λ/2和λ/4消色差波片。该系列波片是由石英晶体和氟化镁（MgF2）构成，可以大幅降低色散，有效地减少波长对相位延迟的影响，具有整个工作波长范围内可得到近似平坦的光谱响应的优点。

若您有更多消色差波片产品的需求，也可以联系我们，我们将根据您的具体需求为您定制消色差波片。