太赫茲單（dān）色波片隻能用於單（dān）一波長，因為（wéi）相位延遲很大程度上取（qǔ）決於波長。 有時需（xū）要在指定（dìng）的波長範圍內具有幾乎恒定的延（yán）遲。 針對這種情況，我們開發了太赫茲寬（kuān）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，它們不適用於測量（liàng）係統具有高分辨率的情況。 所以我們修（xiū）改了方法以考慮幹擾效應。 寬帶相位變壓器由幾個特殊定向（xiàng）的水晶石英板組成。 這些（xiē）板堆疊在一起並固定在支架中。 根據瓊斯形式主（zhǔ）義，幾個延遲板的係統在光學上等同於僅包含兩個元素的係統：所謂的“延遲器”和“旋（xuán）轉器”（請參見圖1）。 延遲器提供所需的相移（通常（cháng）為π或π/2）。 旋轉器以角（jiǎo）度ω轉動（dòng）偏振平麵。

圖1.以瓊斯形式表示的寬帶相位（wèi）變換器及其相對於偏（piān）振器和分析儀的位置

有兩（liǎng）種類型（xíng）的寬帶相位轉換器：

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

圖2. a) APC L/4@60-300 um的角度（dù）ω

2) ω約為0º，在工作波長範圍內為常數。 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

目前已開發出四分（fèn）之一波消色差偏振轉換器、四（sì）分（fèn）之（zhī）一波和半波消色差波片。APC和AWP相對於偏（piān）光片和檢偏器的位置有一些特（tè）點（見圖1）。APC和AWP應以θ角（APC和AWP的有效光軸角度（dù））朝（cháo）向偏振（zhèn）器。 角度θ略（luè）微取（qǔ）決於（yú）波長（請參見下麵的示例）。

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（yí）以β角朝向（xiàng）偏振器軸（請參見圖1）。在（zài）AWP的情況下，分析儀位置不取決於（yú）波（bō）長。但是，如果（guǒ）我們處理APC，則應根據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（shè）轉換為（wéi）圓偏振輻射；

2) β=ω(λ)±45º在圓極（jí）化轉換為線性（xìng）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（qì）向與θ的相反方向旋轉，即逆時針旋轉。

實際上，我們可以為（wéi）從60 um到3000 um的寬範圍內的子範圍設（shè）計L/4 APC、L/4 AWP和L/2 AWP。子範圍值取決於（yú）具體需求（qiú）。決定性參數（shù）之一是橢圓度容（róng）差（實現的圓極化與理想（xiǎng）圓（yuán）極化的偏差）。它可以是+/-3%、+/-10%或客戶指定的其他值。公（gōng）差增加將允許擴大操作範圍。

APC L/4@60-300um和AWP L/4@60-95um已使用圖（tú）1所示的方案（àn）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（le）幾個波（bō）長並繪製了圖表，顯示了這些波（bō）長（zhǎng）的APC傳輸對分析儀角度的（de）依賴性（請參見圖5）。

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

如下圖所示（shì），傳（chuán）輸（shū）不（bú）依賴於角度（小數據傳播是（shì）由（yóu）於我們（men）的傅立葉（yè）測量的（de）特征）。這意味著通（tōng）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（xué）特性（xìng）已在雷根斯堡大學（德國）太赫茲中心使用高功率脈衝NH3激光（guāng）器在77um和90um進行了研究。 垂直偏振激光輻射以及通（tōng）過（guò）AWP的圓偏振激光輻射被測量（liàng）為分析儀旋轉角度的函數。 典型測量信號如圖6所示。與理想O形和（hé）8形的偏差不（bú）超過10%。 這些圖表（biǎo）證實了線偏振輻射到圓（yuán）偏振輻射（shè）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（shè）強度與分析儀旋轉角度的（de）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（shè）強度與分析儀旋轉角度的關（guān）係