相位板光学器件提供了许多用途，包括相差显微镜、环形光束的产生等等。

相位板是许多类型光学元件的通用名称，设计用于为波前提供预先设计的相位轮廓。这一阶段可用于各种光整形应用。在本文中，我们将详细介绍相位板光学的工作原理以及相位板在激光光学中的一些可能应用

工作原理

穿过透射材料的波前速度低于穿过空气的波前速度。这意味着通过制造具有可变厚度的光学窗口（板），较厚区域的波前可以相对于较薄区域延迟预先设计的量，通过限定区域的边界可以获得任何所期望的轮廓。对于给定相位分布，在远场接收的图像将由该相位的傅立叶变换和入射振幅给出。这意味着几乎可以产生任何图像。

相位板的类型和用途

  • 模式转换器

使用在某些区域相对于其他区域相位延迟达半个周期（pi）的相位板，TEM00高斯光束可以被转换成其他TEM Hermite -高斯光束。例如，如果一半光束相对于另一半，光束延迟pi，则模式转换为TEM01。欲知有关这方面的更多信息，请参见我们的模式转换器信息页面。

用作光束转换器的相位板示例

  • 螺旋相位板

螺旋相位板，也称为涡旋相位板，是一种相位从0到2pi逐步增加的相位板。阶跃达到2pi的次数称为拓扑电荷，用‘m’标记。该相位板产生一个相位涡旋光束，该光束在图像平面上转换成一个环形或环形光束。这种环形光束可以用于受激发射损耗（STED）显微镜。该方法用于实现超分辨率显微术，其给出的分辨率大于衍射极限光斑尺寸，这是先前的障碍。预知有关STED的更多信息，请参见我们关于STED显微镜使用涡旋相位板的文章。涡旋相位板也可以反过来使用，帮助分析圆形光束，并确定它们的光学角动量

  • 相差显微镜

相差显微镜，也称为相位板显微镜，是一种设计成突出透明材料（例如活细胞）对比度差异的显微镜方法。当试图对透明物体进行成像时，物体散射的光强度与未散射的背景光非常相似，因此很难区分两者，并获得图像。然而，由于材料的不同延迟，物体散射的光相对于背景，相移很小。使用相位板，将这种相位差转换成强度差，从而更容易地区分物体和背景。

拓扑电荷m=1的方形涡旋相位板的16级设计。

TL；DR – 问答摘要

-什么是相位板？

相位板是一种光学窗口，其设计用于在输出端为通过的波前（光束）提供一个已知的预定相位。

-相位板有什么作用和应用？

相位板有许多用途，其中包括模式转换器、涡旋光束的产生、相位对比（相位板）显微镜等等。

-在模式转换器中，相位板有什么用途？

相位板可用于将TEM00Hermite-高斯模式光束转换为其他模式，方法是在预先确定的、众所周知的相位板区域给出半个延迟周期（pi）。

-涡旋相位板的用途是什么？

涡旋相位板可用于创建拉盖尔-高斯环形模式。这些环可用于STED显微镜，或任何其他需要具有亚衍射极限中心孔的环形光束的应用。