螺旋相位板
更新时间:2026-09-02 13:45:35
螺旋相位板也称为螺旋相位片、漩涡光元件、贝塞尔振幅调制螺旋相位片,英文翻译为Spiral Phase Plate或Vortex Phase-plate。螺旋...
一、 定义
螺旋相位板又称涡旋相位板/涡旋相位片,是一类纯相位型光场调控元件,***经典为透射式。其光学厚度随方位角θ呈螺旋式连续(或阶梯式)变化,能够给入射光束附加一个正比于方位角的相位延迟Δφ=ℓθ,用来直接产生携带轨道角动量的涡旋光束(光学涡旋)。如下图所示。

螺旋相位板示意图
二、关键参数指标1.工作波长:可覆盖紫外、可见光、近红外至远红外全波段(193nm~10.6μm)。
2.拓扑荷数:核心性能参数,代表光束环绕一周的总相位变化周期数。常规可选1~64,拓扑荷越大,输出涡旋环半径越大,单光子轨道角动量越大。
3.面型结构类型:
(1)折射型(连续面型,传统实体):基板表面为连续螺旋曲面,绕中心一周厚度单调增加。光穿过不同厚度时产生不同光程差,从而引入方位相关相位延迟,不需要依靠衍射即可实现相位调制。厚度满足:

(2)衍射型(台阶式离散):表面做多级浮雕阶梯,用有限台阶逼近理想连续螺旋相位,属于衍射光学元件,加工更容易,但存在波长依赖性。
4.通光口径:元件可实现相位调制的透光区域,支持圆形、方形非标尺寸定制。
5.衍射效率:理想产品衍射效率可达90%以上。
6.基底材质与膜层:主流基底为熔融石英、硅、锗、硒化锌。可按需定制对应波段的增透膜、抗激光损伤膜层。
三、核心工作原理
1.基础相位调制:平行高斯光束入射元件后,光线穿过螺旋结构的不同厚度区域,依托基底折射率差异产生梯度化光程差。透射光相位随旋转角度同步递增,形成螺旋状波前分布。2.生成相位奇点:光束环绕中心一周,总相位变化为拓扑荷数对应倍数的2π。光束中心位置相位相互抵消,形成光强为零的暗奇点,***终输出中空圆环涡旋光斑。
3.光场重构输出:整体光束附带轨道角动量,完成普通光束向涡旋光的转换。实现光束旋转换,能量环形重新分布,满足特殊光学调控需求。
四、特征与优势
1.高效稳定:纯被动光学元件,转换效率高,无需电源,性能稳定。
2.高损伤阈值:相比液晶空间光调制器,固态介质材料能承受高功率激光。
3.操作简易:结构紧凑,即插即用,光路调试简单。
4.参数定制自由度高:波长、拓扑荷数、口径、面型结构、膜层均可个性化调整,兼容科研实验与工业标准化设备配套。
五、应用场景
1.轨道角动量光通信、量子光学光场调制:利用螺旋相位板对入射高斯光进行连续的梯度相位调制,将平面波前转化为标准螺旋波前,实现光束轨道角动量的可控加载。可用于光通信模态复用、量子光场制备、光束波前编码解调,通过不同拓扑荷数的相位调控,实现多通道光信号并行传输,大幅提升光通信系统带宽与信息承载能力。
2.超分辨显微成像、激光无损环切微加工:依靠中心天然相位奇点形成的中空无能量暗区,外围高亮度环形光斑特性,适配超高分辨显微镜受激发射损耗光路,淬灭焦点外围荧光信号,突破衍射极限实现纳米级生物细胞成像。同时可应用于激光精密打孔、薄膜环切、脆性材料微切割,利用中空光斑中心无灼烧、边缘能量集中的特点,避免基材中心热损伤,提升微加工良率与精度。
3.光镊微粒操控、天文日冕杂光抑制、红外特殊照明:通过对光束能量重分配与旋转角动量赋能,使涡旋光束具备旋转、捕获微粒的能力,可在生物实验中无接触操控细胞、微米颗粒、胶体粒子。环形重构光场可遮挡中心直射杂散光,用于天文日冕观测的杂光屏蔽。同时,环形均匀能量分布可适配机器视觉特殊环形补光、红外弥散照明,实现常规高斯光斑无法完成的特种光场照明调控。
六、加工与定制能力
我司是国内较早布局微纳光学精密加工领域的自研厂商,深耕行业多年,积淀了扎实的技术研发功底与成熟产业化经验,更是国内******完成螺旋相位板全链路自主研发、量产落地的光学企业,打破了海外长期技术垄断。公司组建了一支由光学设计、微纳加工工艺、精密检测构成的专业工程师技术团队。全员均具备多年涡旋相位结构、衍射光学元件研发实操经验,核心技术骨干深耕螺旋相位板工艺迭代多年,专业功底过硬,牵头攻克了微纳螺旋相位立体刻蚀、高精度螺旋面型校准、高损伤阈值特种镀膜三大卡脖子核心工艺,真正实现涡旋光束生成元件国产化自研可控。
公司自建完整一体化微纳光刻专属加工产线,螺旋相位板可实现全流程自主研发生产,依托自研精密加工工艺,能够调制入射光束螺旋相位波前,平稳将常规高斯光束转化为高品质标准涡旋光,成品中心暗核规整均匀、整体相位畸变极低,整体衍射效率稳定突破90%,工艺水准比肩国际一线进口产品。产品支持1~64全区间拓扑荷数定制,光谱覆盖紫外至近红外全波段。基底优先选用高纯度熔融石英材质,天然适配高功率激光连续工作工况,元件抗激光冲击损伤能力突出,高低温、振动等工况下光学性能依旧稳定。我们也可按需拓展硅、锗、硒化锌等多类光学基材选型,同步配套定制高性能增透膜、抗激光损伤膜层,匹配各类精密光学系统使用要求。
从前置光路仿真推演、涡旋光场模拟验算、个性化结构优化设计,到试样精密试制、工业化批量生产、出厂全项光学指标检测,整条产业链全部由我方自有技术团队全权把控,业务模式灵活多元,既承接各大高校、科研院所小批量非标试样定制、前沿实验特殊结构开发,也可满足头部工业设备厂商标准化大批量量产订单。成品出厂环节严格逐项核验浮雕轮廓精度、衍射效率、涡旋光斑均匀度、零级光抑制效果等关键指标,同步可向客户出具全套检测数据报告。对标海外进口同款螺旋相位板,我们依托本土自研产线优势,不仅大幅压缩整体交付周期,还配备专属光学工程师一对一全程跟进对接,前期方案沟通、现场光路调试响应速度、问题整改优化效率、个性化参数适配灵活度均具备压倒性优势,可一站式为客户量身完成方案设计、精密加工、出厂检测全链条定制服务,高效解决涡旋光操控、光场调控、精密光学实验、激光设备配套等核心需求。
目前我司自研螺旋相位板产品已大批量落地应用于光学微操控、超分辨显微成像、光通信轨道角动量传输、哈特曼波前传感、激光精密加工等多个高精尖前沿领域。凭借自主可控的核心工艺、微米级加工面型精度、稳定出众的涡旋光调制性能以及完善的全周期技术售后体系,收获了国内大量科研院所、上市光学设备企业、头部激光厂商的长期深度战略合作与全行业高度肯定,是国内为数不多可实现螺旋相位板从底层设计、微纳加工到批量量产全链条自主把控的本土标杆龙头厂商,客户有螺旋相位板相关定制加工需求,选择我司,技术实力、产能规模、品控标准与售后保障全程稳妥。
七、我司产品相关图片:
螺旋相位板干涉仪测试图
螺旋相位板光斑效果图 螺旋相位板光斑效果图(聚焦后)
以下为我司现货列表。未列型号均可定制,定制周期3-4周。



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