太赫（hè）茲單色波（bō）片隻能用於單一波長，因為相（xiàng）位延遲很大程（chéng）度上取決於波長。 有（yǒu）時需要在指定的波（bō）長範圍內具有幾乎恒定的延遲。 針對這種情況，我們開發了太赫茲寬（kuān）帶相（xiàng）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（bú）適用於測量係統具有高分辨率的情況。 所以我們修改了方法以（yǐ）考慮幹擾效應。 寬帶相位變壓器由幾個特（tè）殊定向的（de）水晶石英板（bǎn）組成。 這些板堆疊在（zài）一起並固定在支架中。 根據瓊斯形式主義，幾個延遲板的係統在光（guāng）學上等同於僅包含兩個元素的係統：所謂（wèi）的“延遲器”和“旋轉器”（請（qǐng）參見圖1）。 延遲器提供所需的相移（通常為π或π/2）。 旋轉（zhuǎn）器以（yǐ）角度ω轉（zhuǎn）動偏振平麵。

圖1.以（yǐ）瓊斯形式表（biǎo）示的寬帶相位變換器及其相對於偏（piān）振（zhèn）器和（hé）分析儀的位置

有（yǒu）兩種類型的寬帶相位轉換器：

1) ω不（bú）是0º，它（tā）取決於波長。 我們（men）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，在工作波長範圍內為常數。 在這種情況（kuàng）下，它通常是“消色差（chà）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（zhī）一波消色差偏振轉（zhuǎn）換器、四分之一（yī）波和半（bàn）波消色差波片（piàn）。APC和AWP相對於偏光片和檢偏器的位置有一些特點（見圖（tú）1）。APC和（hé）AWP應以θ角（jiǎo）（APC和AWP的有效光軸角度）朝向偏振器。 角度θ略（luè）微（wēi）取決於波長（zhǎng）（請參見下麵的示例（lì））。

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（guāng）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（yí）位置不取決（jué）於（yú）波長。但是，如果我（wǒ）們處理APC，則應根據以下條件調整分析儀：

1) ω(λ)相關性（xìng）（請參見圖（tú）2a））如果將（jiāng）線偏振輻射轉換為圓偏振（zhèn）輻射（shè）；

2) β=ω(λ)±45º在（zài）圓極化轉（zhuǎn）換為線性極化的情況（kuàng）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（shí）針（zhēn）旋轉。

實際上，我們（men）可以為從60 um到3000 um的寬範圍內的子範圍（wéi）設計L/4 APC、L/4 AWP和L/2 AWP。子範圍值取決於具體需求。決定性參（cān）數之一是橢圓度（dù）容差（實現的圓極化與理想圓極化的偏差（chà））。它可以是（shì）+/-3%、+/-10%或客戶指定的其他值。公差增加將允許擴大操作範圍（wéi）。

APC L/4@60-300um和AWP L/4@60-95um已使用圖1所示的方（fāng）案進行了測試（shì）。考（kǎo）慮到θ (λ)依（yī）賴性（請分別參見圖3a和3b），APC和AWP相（xiàng）對於偏振器軸（zhóu）定位。使用FTIR光譜儀Bruker Vertex 70測量了分析儀不同位置的（de）APC透射光（guāng）譜（請參見圖4）。

圖（tú）4. APC L/4@60-300 um在不同分析儀位置（zhì）測量（liàng）的透射光（guāng）譜

我們選擇了幾個波長並繪製了圖表，顯示了這些（xiē）波長的APC傳輸對分析儀角度（dù）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（xī）儀角（jiǎo）度β的函數

如下圖（tú）所示，傳輸不依賴於角度（小（xiǎo）數據傳播是由於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（gēn）斯堡大學（德國）太赫茲中心使用高功率脈（mò）衝NH3激（jī）光器（qì）在（zài）77um和90um進行了研（yán）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（jiǎo）度的函（hán）數。 典型測量信號如圖6所（suǒ）示。與理想（xiǎng）O形和8形的偏差不超過10%。 這（zhè）些圖表證實了線偏振輻射到圓偏振（zhèn）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（qiáng）度與（yǔ）分析儀旋轉角度的關係

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（jiǎo）度的關係（xì）