作者：沈wg 时间：2026-01-14
Meadowlark Optics 是全球领先的液晶光学器件制造商，专注于基于液晶光学原理研发高性能光子调控产品。本文全面介绍其核心产品线，包括毫秒级响应的高速液晶可变相位延迟器、公司最新一代超高速液晶空间光调制器（高速空间光调制器，高速SLM）的刷新速率高达6 kHz、最新开发的蓝宝石纯相位液晶空间光调制器实现了连续波光功率承受能力≥1400W(@1070nm)，适用于紫外至红外波段的高精度偏振片，以及实现近100%单级衍射效率的液晶偏振光栅(LCPG)。
1. Meadowlark Optics的超高速液晶空间光调制器
SLM本质上是一个二维像素阵列，每个像素都可以独立控制其光学特性(如相位延迟或振幅透过率)，从而在空间上调制光波的波前。
Meadowlark Optics的超高速液晶空间光调制器产品基于高精度的模拟寻址技术，与传统的数字寻址SLM相比，具有多项显著优势：
(1) 相位稳定性与精度：模拟寻址高速SLM能够实现连续、平滑的相位调制，避免了数字寻址中的量化误差。公司的纯相位液晶空间光调制器实现了低于0.20%的相位纹波，这意味着在整个调制范围内，高速空间光调制器相位误差极小，保证了光学系统的精确性和可重复性。
(2) 高光能利用率：超高速空间光调制器通过优化液晶材料、配向层设计和驱动方案，Meadowlark Optics的高速SLM实现了高达98%的光能利用率。这在需要最大化光信号的应用中至关重要，如量子光学实验和弱光成像。
(3) 高速刷新能力：最新一代高速刷新SLM产品的刷新速度可达6 kHz，即每秒钟可更新6000次波前图案。这种高速调制能力为动态光学系统(如自适应光学补偿)提供了关键技术支持。
(4) 损伤阈值突破：在激光应用领域，光学元件的损伤阈值是一个关键性能指标。Meadowlark Optics最新开发的蓝宝石纯相位液晶空间光调制器实现了连续波光功率承受能力≥1400W(@1070nm)的突破。这一成就得益于创新的散热设计、高质量的光学材料选择以及优化的液晶盒结构。
下表汇总了Meadowlark Optics六大主流SLM系列的核心参数，可作为快速选型的参考：
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产品系列/型号 |
核心分辨率 |
通光面尺寸(mm) |
像元尺寸/填充因子 |
核心性能参数 |
典型工作波长 |
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高功率蓝宝石系列 |
1024×1024 |
17.4×17.4 |
17×17µm/97.2% |
损伤阈值 ≥1400W @1070nm; 刷新率1436Hz |
780-850nm或 980-1150nm |
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超高速1024系列 |
1024×1024 |
17.4×17.4 |
17×17µm/97.2%(标准版),100%(介电镜版) |
帧频 1436Hz; 响应时间<1ms; 衍射效率最高98% |
宽波段(可定制) |
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1920×1152高分辨率系列 |
1920×1152 |
17.7×10.6 |
9.2×9.2 µm/ 95.7% |
刷新率868Hz；衍射效率88%;相位稳定性<0.1% |
400-800nm(P1920型号)，400-1620nm可选 |
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1920×1200通用型系列 |
1920×1200 |
15.36 × 9.60 |
8.0×8.0µm/95.6% |
相位纹波<0.40%;零级衍射效率:76-91%(铝镜),92-98%(介电镜) |
提供350-850nm， 500-1200nm， 850-1650nm等多个镀膜型号 |
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512×512高性价比系列 |
512×512 |
- |
- |
相位纹波<0.20%;16-bit控制精度;波前平整度λ/12 |
400-1650nm(支持多波长校准) |
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透射式SLM系列 |
线阵(如1×128)/六角阵(如127元) |
像素尺寸可变(如98µm×4mm) |
像素几何可变(六角形/线型) |
透过率>90%;损伤阈值 500W/cm² (连续光) |
450-1800 nm(客户指定) |
图1：左：1024x1024高速空间光调制器 右：蓝宝石超高功率纯相位空间光调制器
2. Meadowlark Optics 的高精度偏振片
Meadowlark Optics的高精度偏振片产品线从深紫外到中红外，从毫瓦级科研到千瓦级工业激光，其产品具有超高消光比、极限损伤阈值、超大口径和超宽带等特性。
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类别 |
波长范围 |
对比度 |
接收角 |
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线性偏振片 |
精密型偏振片 |
紫外–近红外 |
紫外:>500:1;可见:>3000:1;近红外:>10000:1 |
±10° |
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高对比度偏振片 |
650–950 nm |
>10,000:1 |
±5° |
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超高对比度偏振片 |
紫外–中波红外 |
>10,000,000:1 |
±5° |
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格兰-汤普森偏振片 |
紫外–近红外 |
通光孔径中心2/3区域:100,000:1 |
±5° |
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超宽带偏振片 |
紫外–近红外 |
>1,000,000:1 |
±40° |
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中波红外偏振片 |
中波红外–长波红外 |
>25,000:1 |
≥4μm: ±20° |
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分光偏振片 |
线栅偏振片 |
远紫外–近红外;鹰系列:可见–近红外 |
2,000:1 |
±40° |
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ICE Cube线栅分束器 |
420–700 nm |
10,000:1 |
±25° |
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激光线分束器 |
可见–近红外 |
>1,000:1 |
±2° |
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宽带分束器 |
可见–近红外 |
>500:1 |
±2° |
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圆偏振偏振片 |
二向色圆偏振器 |
可见–近红外 |
N/A |
±10° |
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光束分束器 |
可见–近红外 |
N/A |
±2° |
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图2：Meadowlark的高精度宽带分束器
3. Meadowlark Optics 的高速液晶可变相位延迟器（波片）
Meadowlark的高速液晶可变相位延迟器技术主要分为三大类，每一类都针对不同的应用场景。
(1) 聚合物薄膜波片
此系列是高性价比、可大批量定制的理想选择。其核心参数如下：
材料：高双折射聚合物薄膜，拥有比石英更低的热延迟系数。
波长范围：400 nm 至 1800 nm。
常规延迟量：1/4波长 (λ/4) 或 1/2波长 (λ/2)，支持客户指定任意延迟量。
关键参数：
厚度：仅约 127 微米，是传统晶体波片的数十分之一，非常适合对空间和重量有严格限制的应用。
热稳定性：延迟量随温度变化极小，约 0.01%/°C。
定制能力：这是该系列最大优势，可根据客户需求轻松定制任意形状(圆形、方形、异形)、任意尺寸(1mm至100mm)和任意延迟量。
(2) 大口径晶体及液晶波片
此系列专为高性能、严苛环境设计。其通用规格如下，具体指标因材料与定制要求而异：
材料选项：聚合物、结晶石英、氟化镁、蓝宝石、液晶等，以适应不同波段的折射率和功率要求。
波长范围：300-2500 nm，需指定中心波长进行设计和镀膜。
常规延迟量：λ/4、λ/2 或客户指定。
物理规格：
通光孔径：净孔径 > 90%，最大外径可达 150毫米 (6英寸)。
厚度：通常小于 15毫米。
核心光学性能：
延迟精度：≤ λ/100 至 ≤ λ/350，意味着在中心波长处的相位延迟控制极其精确。
空间均匀度：≤ λ/10 至 ≤ λ/100，确保波片整个通光面上的延迟量高度一致。
透射波前畸变 (TWD)：≤ λ 至 ≤ λ/5(峰谷值 @633nm)，对于成像系统至关重要。
表面质量：划痕-麻点标准从 40-20 到 80-50 可选。
(3) 高速液晶可变相位延迟器
该系列波片的延迟量可以通过施加电压进行实时、连续的电子控制。
标准系列 (LCVR)：
波长范围：覆盖可见光到近红外，可选紫外增强型号 (230-450 nm)。
通光孔径：常见为 Ø9.4 mm 或 Ø17.8 mm。
延迟范围：例如，在400nm处可达0.5λ。
响应时间：毫秒量级。
高速系列 (HS LCVR)：
核心技术：采用了瞬时向列效应和独特的加热电路。
响应速度：亚毫秒级，从1/2波长切换到0波长(低电压到高电压)最快可达 50微秒；反向切换约500微秒(以532nm为例)。
通光孔径：Ø17 mm。
驱动要求：需搭配专用的D5020-HS控制器。
图3：Meadowlark的高速液晶可变相位延迟器（半波片）
4. Meadowlark Optics 的液晶偏振光栅
传统衍射光学元件(如刻蚀光栅)虽然性能稳定，但其功能固定，缺乏动态调控能力。Meadowlark Optics 凭借其在液晶光学领域的深厚积累，推出了一类革命性的器件——液晶偏振光栅(LCPGs)。这类器件巧妙地结合了液晶的电控双折射特性和几何相位原理，实现了近乎100%的单级衍射效率、毫秒级的开关速度以及偏振选择性。
Meadowlark Optics 液晶偏振光栅(LCPG)主要产品系列参数对比表:
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参数类别 |
标准线性 LCPG 系列 |
径向 / 方位角 LCPG 系列 |
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典型型号示例 |
LC-PG-10-10, LC-PG-10-20, LC-PG-25-20, LC-PG-50-20 |
定制型号(如Radial-PG-10,Azimuthal-PG-10) |
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液晶取向结构 |
一维周期性线性螺旋(通常为±45°交替) |
二维空间变化:径向或方位角分布 |
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主要功能 |
将匹配手性的圆偏振光高效衍射为±1级光束(对称偏转) |
将圆偏振光转换为矢量偏振光(径向/方位角偏振)或涡旋光束 |
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通光孔径(标准) |
Ø10 mm, Ø20 mm(可定制更大) |
Ø10 mm(常见),支持定制 |
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光栅周期(Λ) |
10 µm, 25 µm, 50 µm(可定制其他值) |
无传统“周期”概念；特征尺寸由设计决定(如拓扑荷数 q) |
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衍射/转换效率 |
>95%(典型)，优化条件下>99% |
>95%(偏振态转换效率) |
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开关对比度 |
>1000:1(衍射态 vs. 零级透射态) |
>1000:1(转换态 vs. 未转换态) |
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响应时间 |
<5 ms(标准)；<1 ms(双频液晶定制版) |
<5 ms(标准)；支持高速定制 |
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驱动方式 |
方波交流电压(频率：数百Hz –kHz；幅值：几V – 十几V) |
方波交流电压(频率：数百Hz –kHz；幅值：几V–十几V) |
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工作波长范围(标准) |
450 – 700 nm(可见光) |
450 – 700 nm(可见光) |
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波段扩展能力 |
可定制UV(~350 nm)或 NIR(~1100 nm或1550 nm)版本，需匹配AR镀膜与液晶材料 |
可定制UV(~350 nm)或 NIR(~1100 nm或1550 nm)版本，需匹配AR镀膜与液晶材料 |
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偏振输入要求 |
圆偏振光(左旋或右旋，需与光栅手性匹配) |
圆偏振光(手性决定输出偏振/相位结构) |
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输出光特性 |
±1 级衍射光：偏振手性反转，单级高效率 |
输出为结构化偏振光(如径向偏振)或携带轨道角动量(OAM)的涡旋光 |
图4：Meadowlark Optics 液晶偏振光栅
Meadowlark Optics 的产品深度融入全球高端光子技术的应用生态，成为连接基础光学原理与前沿工程实现的关键桥梁。其液晶可变相位延迟器、空间光调制器（SLM）和液晶偏振光栅（LCPG）等核心器件，广泛服务于量子信息处理（如偏振编码与单光子操控）、先进生物成像（包括超分辨显微、光片荧光显微和全息光镊）、自适应光学（用于天文观测与视网膜成像）、激光精密加工（动态光束整形与高速偏转）、下一代AR/VR显示（高效光波导耦合）以及高光谱偏振遥感等多个尖端领域。
5. 液晶光学原理
液晶(Liquid Crystal)是一种介于固体晶体和液体之间的特殊物质状态，其分子排列具有方向性(各向异性)，但又能像液体一样流动。这种独特的液晶光学原理使液晶能够同时具备晶体的光学各向异性和液体的流动性。
液晶材料的光学特性主要源于其分子的形状和排列方式。大多数液晶分子呈棒状或盘状结构，这种不对称形状导致其在不同方向上的光学性质存在差异。具体而言，液晶的折射率是各向异性的——平行于分子长轴方向的折射率(n_e，非常光折射率)与垂直于分子长轴方向的折射率(n_o，寻常光折射率)不同。这种折射率各向异性被称为双折射(birefringence)，是液晶调控光波偏振状态的基础物理机制。
当线偏振光通过液晶层时，会被分解为两个相互垂直的偏振分量：一个分量沿着液晶分子的取向方向(称为“e光”)，另一个垂直于该方向(称为“o光”)。由于这两个分量经历的折射率不同，它们在液晶层中的传播速度也不同，导致两者之间产生相位差。这种相位差会改变输出光的偏振状态，例如将线偏振光转变为椭圆偏振光或圆偏振光。
液晶分子排列的可控性是液晶偏振技术的核心优势。通过施加外部电场，可以精确控制液晶分子的取向角度，从而调节其双折射效应的大小。这种电场调控机制使得液晶器件能够实现可编程、动态的光学功能，这是传统固定光学元件无法实现的特性。
图5：不同排列方式的液晶分子
