ES2302460A1 - Conversor de polarizacion acromatico y dispositivo de focalizacion basado en dicho conversor. - Google Patents

Abstract

Conversor de polarización acromático y dispositivo de focalización basado en dicho conversor; del tipo de conversores que comprenden una celda ADTN que cambia la polarización lineal de un haz luminoso entrante que cumple la condición de Mauguin a radial con dos mitades desfasadas media onda según una disclinación, asociada a un elemento compensador de media onda que actúa de manera diferente sobre ambas mitades del haz definidas por la disclinación en orden a conseguir un haz polarizado radialmente y en fase, donde el elemento compensador está constituido por, al menos, una celda pasiva de cristal líquido configurada por platos planoparalelos recubiertos por una capa de material orientador del cristal líquido en direcciones tales que, en cooperación con la formulación de los cristales líquidos, produce en ambas mitades del haz giros del director que se diferencian en media hélice previniendo el desfase de ambas mitades sin la aplicación de campos externos.

Description

Conversor de polarización acromático y dispositivo de focalización basado en dicho conversor.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un conversor de polarización aplicable a un haz luminoso de cualquier longitud de onda polarizado linealmente, al objeto de conseguir su polarización radial o azimutal, y a un dispositivo de focalización basado en dicho conversor.

Antecedentes de la invención

La utilización de haces luminosos focalizados es clave en diferentes aplicaciones tales como fotolitografía, microscopías, almacenamiento óptico de información,... La obtención de tamaños de haces focalizados cada vez más pequeños permite mejorar: la resolución en sistemas litográficos, el poder de resolución en microscopios y la capacidad de dispositivos ópticos de almacenamiento de información.

La teoría escalar de la difracción predice que el tamaño mínimo de un haz focalizado en el plano imagen viene dado por el tamaño del disco de Airy. Este tamaño está relacionado con la longitud de onda (\lambda) de la luz empleada y con las características del objetivo empleado, en particular con su apertura numérica (NA).

Cuando se alcanzan los límites de focalización, la polarización del haz juega un papel importante en el tamaño del haz en el plano imagen y la teoría escalar no predice correctamente la fenomenología observada. Así por ejemplo cuando se introduce una apertura anular en un sistema de focalización de gran ángulo (elevada apertura numérica), se produce un aumento significativo de la magnitud de la componente longitudinal. Este fenómeno se conoce como depolarización.

Recientemente, el grupo de Quabis ha publicado (Phys. Rev. Lett. 91, 233901, 2003) sus resultados de medida de haces focalizados utilizando polarizaciones radiales y azimutales. Han comprobado teórica y experimentalmente que la utilización de haces radialmente polarizados dan como resultado tamaños de haz en el plano imagen más pequeños que los predichos por la teoría escalar. En particular estos haces radialmente polarizados resultan, al focalizarse, en un tamaño de 0.16\lambda^{2} frente a 0.26\lambda^{2} para un haz linealmente polarizado. Esta reducción del tamaño del haz focalizado permite obtener por ejemplo mejor resolución en sistemas fotolitográficos al conseguirse motivos geométricos con un tamaño menor lográndose así una mayor densidad de elementos por unidad de área (e.g.: mayor cantidad de transistores en un circuito integrado). La reducción del tamaño de haz focalizado permite también mejorar el poder de resolución en microscopios confocales y la densidad de información en sistemas de almacenamiento óptico de información del tipo CD y DVD. También con este tipo de haces focalizados se consigue un fuerte componente longitudinal del campo eléctrico lo cual se utiliza para atrapar y acelerar partículas cargadas (e.g.: electrones, J.P. Fontana y col. J. Appl. Phys. 54, 4285, 1983) o para determinación del momento del dipolo de absorción de moléculas individuales (J. Macklin y col., Science, 272, 255, 1996). También es sabido que la eficiencia de cortado en metales utilizando haces polarizados radiales es hasta 2 veces mayor que empleando haces lineal o circularmente polarizados (V.G. Niziev y col., J. Phys. D: Appl. Phys. 32,
1455, 1999).

La obtención de haces radialmente polarizados partiendo de haces linealmente polarizados no es obvia. Así el grupo de Quabis utiliza un conversor de polarización consistente en 4 láminas de media onda convencionales apropiadamente orientadas y colocadas en 4 regiones del haz. Cada lámina actúa en una región del haz diferente de manera que la polarización después del elemento es radial con 4 sectores diferentes. Dado el número finito de sectores (4) es necesario utilizar un interferómetro Fabry Perot no confocal para seleccionar el modo puramente radial en el cual la polarización cambia de manera continua. Desde un punto de vista aplicado este interferómetro complica y encarece el montaje y el eventual disposi-
tivo.

Un conversor de polarización ideal transformaría la polarización lineal en una polarización puramente radial. Es posible implementar un conversor de polarización utilizando el mismo principio que Quabis pero con un mayor número de sectores, cada uno con una lámina de media onda apropiadamente orientada, tratando de aproximarse al caso ideal, no obstante esto es tecnológicamente complejo de implementar.

También se conocen unos conversores de polarización consistentes en una celda cristal líquido de efecto nemático torsionado (twisted nematic) y distribuida azimutalmente (celda ADTN) (M. Stalder y col. Opt. Lett. 21, 1948, 1996), que transforma un haz polarizado linealmente en una dirección en un haz polarizado radialmente con dos mitades desfasadas media onda. Sin embargo este haz polarizado con mitades en contrafase no se puede utilizar en dispositivos de focalización.

Descrovi y colaboradores (J. Opt. Soc. Am. A. 22, 1432, 2005) han reportado la fabricación de un conversor de polarización basado en una celda ADTN y un elemento electroóptico basado en cristales líquidos que compensa el desfase existente entre las dos mitades. El elemento compensador es una celda cristal líquido consistente en dos vidrios recubiertos de una capa de poliimida frotada. La celda rellena de cristal líquido tiene electrodos estructurados que permiten, mediante la aplicación de un campo eléctrico, modular el índice de refracción del cristal líquido en una de las dos mitades de la celda y por ello el desfase óptico entre esas dos mitades. El carácter de fluido anisótropo del material cristal líquido que introduce el desfase, hace que el dispositivo sea sensible a la temperatura ya que los índices de refracción del cristal líquido dependen de esta. Esto limita el rango de operación en temperaturas del dispositivo. Este elemento permite obtener haces polarizados radiales y azimutales en fase. No obstante, el campo eléctrico ha de ajustarse para la longitud de onda empleada en el conversor de polarización y para cada temperatura. El dispositivo opera además sólo a única longitud de onda una vez se ha ajustado el campo eléctrico. El campo eléctrico aplicado en el elemento compensador ha de estabilizarse mediante un sistema electrónico lo que complica y encarece el sistema. Además es necesaria una calibración previa en temperaturas y en longitudes de onda.

Estos inconvenientes se subsanan con la utilización del conversor de la invención.

Descripción de la invención

El conversor de la invención tiene una constitución sencilla y robusta mecánicamente que, con economía de costes, consigue la conversión de un haz polarizado linealmente según una dirección en un haz polarizado radialmente y en fase, susceptible de ser utilizado en el dispositivo de la invención para conseguir focalizaciones con tamaños mínimos de haz en el plano imagen. Además es utilizable con luz de cualquier longitud de onda (es acromático), no requiere la aplicación de campos externos, y tiene variantes de realización que presentan una gran estabilidad frente a cambios de temperatura y por ello un amplio rango térmico de operación en tempera-
turas.

De acuerdo con la invención, el conversor es del tipo que comprende una celda de cristal líquido nemático torsionado distribuida azimutalmente (celda ADTN) y constituida con materiales cristales líquidos, asociada a un elemento compensador de media onda estructurado en dos mitades para prevenir el desfase por mitades que produce la celda ADTN al transformar un haz polarizado linealmente a polarizado radialmente.

La mejora que la invención propone consiste en materializar el elemento compensador mediante, al menos, una celda de cristal líquido configurada por platos planoparalelos recubiertos por poliimidas u otros materiales capaces de orientar las moléculas de cristal líquido, con la particularidad de que dichos materiales se han tratado (por ejemplo por frotamiento en el caso de poliimidas) para que las direcciones que impongan al cristal líquido, en cooperación con la formulación de los cristales líquidos empleados y sin necesidad de ninguna polarización eléctrica, produzcan giros del director en dos mitades del elemento compensador que se diferencian en media hélice. Esta celda por tanto es pasiva, y no precisa de un sistema electrónico para aplicar campos externos, siendo acromática para haces luminosos que cumplan la condición de Mauguin.

Por tanto, colocando el elemento compensador de forma que las mitades en las que produce los giros diferentes del director coincidan con las mitades de la celda ADTN en las que se produce el desfase del haz transformado a radial, se obtendrá un haz polarizado radialmente y en fase independientemente de la longitud de onda.

Una mejora de la invención, y aplicable a sus distintas variantes, consiste en utilizar cristales líquidos reactivos que polimerizan. En este caso el carácter polimérico del dispositivo le confiere una gran estabilidad de funcionamiento frente a los cambios de temperatura.

Como caso preferente o más completo de realización, la invención propone, además integrar ambas la celda ADTN y el elemento compensador en una única celda, si bien caben otras materializaciones que se explican con detalle en la descripción del ejemplo de realización práctica de la invención.

En cuanto al dispositivo de focalización de la invención, comprende un sistema de iluminación que produce un haz linealmente polarizado (puede tratarse por ejemplo de un láser o de una lámpara combinada con un polarizador lineal), a continuación el conjunto elemento compensador-celda ADTN que constituye el conversor de la invención, y que convierte el haz linealmente polarizado en un haz polarizado radialmente y en fase, y seguidamente una lente focalizadora que consigue el mínimo tamaño de focalización en el plano imagen.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra esquemáticamente el conversor de la invención.

La figura 2 muestra una celda ADTN esquemáticamente, donde se representan las direcciones de frotamiento de sus poliimidas en ambos platos planoparalelos y la orientación de las moléculas en el espesor de la celda.

La figura 3 muestra en detalle el cambio de orientación de las moléculas y el giro del plano de polarización de la luz viajando según el eje ordinario en condición de Mauguin

La figura 4 muestra una vista de la figura 2 donde también se representa el vector campo eléctrico para apreciar la contrafase a ambos lados de la disclinación.

La figura 5 muestra una vista espacial de la celda ADTN.

Las figuras 6a, 6b y 7 muestran sendas variantes de realización del elemento compensador acromático, según la invención.

La figura 8 muestra una vista del conversor de la invención en una variante que integra el elemento compensador y celda ADTN en una única celda.

La figura 9 muestra esquemáticamente el dispositivo de focalización de la invención.

Descripción de una realización práctica de la invención

El conversor 1 de la invención comprende una celda 2 de cristal líquido de efecto nemático torsionado (Twisted Nematic) distribuida azimutalmente (celda ADTN), asociada a un elemento compensador 3 de media onda estructurado en dos mitades.

La celda 2 ADTN es un elemento óptico que consta de dos substratos 4, 5 de vidrio transparentes (platos planoparalelos) cuyas caras se enfrentan y pegan utilizando un adhesivo que contiene espaciadores (e.g.: esferas o cilindros de SiO_{2}) de un tamaño fijo, que no se representan en las figuras. De esta manera se deja entre los vidrios un espacio vacío 6 de espesor controlado, por ejemplo 10 \mum. La parte de los vidrios que queda en el interior está recubierta con una capa delgada, no representada, de poliimida planar. El espacio 6 entre los vidrios se rellena con un cristal líquido similar al empleado en LCDs (Liquid cristal displays). Este conjunto se conoce típicamente como celda cristal líquido. En el caso de la celda ADTN, previo al pegado de los vidrios, una de las superficies de poliimida planar se frota con un terciopelo unidireccionalmente de manera que en esa cara las moléculas de cristal líquido están paralelas al plano del vidrio y apuntando todas en la misma dirección. En la figura 2 se representa con el nº 7 la dirección de frotamiento y que determina el eje de la celda ADTN. La otra superficie se frota aplicando una rotación del vidrio respecto al terciopelo de modo que la orientación de las moléculas es también en el plano pero siguiendo la dirección azimutal 8, es decir, las direcciones de orientación preferente forman círculos concéntricos. La orientación de las moléculas 9 del cristal líquido en el espesor de la celda cambia de manera continua de manera que se satisfacen las condiciones de orientación (condiciones de contorno) impuestas por el frotamiento de las poliimidas tal y como aparece en las figuras 2 y 3. Aparte del frotamiento, pueden emplearse otros métodos para obtener la orientación azimutal de las moléculas tales como la técnica de micro-frotamiento (micro-rubbing) con bola (e.g.: S. Varghese et al. Appl. Phys. Lett. 85, 230, 2004), o el uso de linearly photopolimerisable polymers (LPPs) con el patrón de iluminación adecuado (M. Schadt et al. Jpn. J. Appl. Phys. 31, 2155, 1992). Además los materiales cristal líquido empleados en la constitución de la celda ADTN pueden ser no reactivos o reactivos. Por reactivos se entienden aquellas formulaciones que pueden polimerizar dando lugar a películas poliméricas sólidas mucho más robustas mecánicamente y estables térmicamente.

Con el fin de minimizar la energía elástica del cristal líquido, los ejes largos de las moléculas rotan en el espesor de la película con la helicidad que minimiza el giro en cada caso, y por tanto la energía asociada a ese giro, quedando definidas dos regiones o mitades 10, 11 en cuya frontera las helicidades son diferentes, desfasadas medio periodo. Esto da lugar a una discontinuidad del director, discontinuidad también llamada disclinación 12.

La propagación de luz linealmente polarizada en un medio cristal líquido con un giro del director puede describirse de manera sencilla si se satisfacen ciertas condiciones. Así, si la propagación es según el eje de giro, con el campo eléctrico de la luz vibrando en uno de los ejes ópticos (paralelo o perpendicular al director) y satisfaciéndose la condición de Mauguin (producto del periodo de giro por la birrefringencia mucho mayor que la longitud de onda, siendo la birrefringencia la diferencia de los índices extraordinario y ordinario), dicha propagación es tal que el campo eléctrico de la luz rota solidariamente con el giro del director (i.e.: con los ejes ópticos). Esto es, el haz polarizado linealmente que entra en la celda vibrando perpendicularmente al director, rota solidariamente con éste en el interior de la celda. Por tanto la luz incidiendo normal a la celda entrando por el plano 4 (el frotado unidireccionalmente) y con el campo eléctrico vibrando perpendicularmente a la dirección 7 de frotamiento de sus poliimidas (eje de la celda) sufre un cambio de dirección del campo eléctrico a lo largo del espesor de la celda, hasta convertirse a la salida de la misma en un haz polarizado en dirección radial. Dado que el giro del director se produce en diferentes sentidos a ambos lados de la disclinación, también el campo eléctrico estará desfasado medio periodo en ambas mitades a la salida de la celda. En la figura 4 se aprecia el desfase del vector campo eléctrico en diferentes espesores de la celda.

El elemento compensador tiene como cometido prevenir el desfase si se coloca antes de la celda ADTN o se integra en la misma.

Una manera prevista para implementar el elemento compensador es mediante la fabricación de una celda cristal líquido 20, estructurada en dos mitades 20a y 20b y con dos composiciones diferentes, como la que aparece en las figuras 6a y 6b. En la misma las poliimidas de ambos platos planoparalelos han sido frotadas unidireccionalmente y se han enfrentado de tal modo que las direcciones de frotamiento 21 son paralelas. Para hacer la celda mecánicamente robusta puede aplicarse pegamento, no representado, en los laterales de las caras. Este adhesivo contiene espaciadores (e.g.: esferas o cilindros de SiO_{2}) de un tamaño fijo similares a los utilizados en la construcción de la celda ADTN. De esta manera se deja entre los vidrios un espacio vacío de espesor controlado. Perpendicular a la dirección de frotamiento se aplica una línea de pegamento 23 en la parte central que actuará como divisor de la celda en dos mitades. A continuación se llenan por capilaridad las dos mitades 20a y 20b con dos formulaciones cristal líquido diferentes:

- una primera formulación cristal líquido (CL) no quiral, de manera que el director está en una configuración puramente planar, y es paralelo a la dirección de frotamiento en todo el espesor de la celda.

- una segunda quiral de manera que el director gira medio paso de hélice en el espesor de la celda.

Si, como en el caso de la celda ADTN, la propagación de la luz es según el eje de giro del director, con el campo eléctrico de la luz vibrando en uno de los ejes ópticos (paralelo o perpendicular al director) y satisfaciéndose la condición de Mauguin, dicha propagación es tal que el campo eléctrico de la luz rota solidariamente con el giro del director en la mitad con la composición quiral. En la otra mitad (con composición aquiral) no se produce giro de la polarización de manera que se introduce en el espesor de la celda un desfase de media entre las dos mitades, independientemente de la longitud de onda de operación.

Según esta constitución el elemento compensador es acromático (válido para cualquier longitud de onda), y por tanto también lo es el convesor de polarización. Si se hace incidir sobre el elemento elemento compensador luz linealmente polarizada con el campo eléctrico perpendicular a la línea de separación de las dos mitades (que definimos como eje del elemento compensador) esta mantendrá su polarización lineal en la misma dirección pero las dos mitades estarán desfasadas medio periodo. Si tras pasar por este elemento la luz pasa por la celda ADTN haciendo coincidir el eje del elemento compensador con el eje de la celda ADTN (es decir, haciendo coincidir el límite de las dos mitades del elemento compensador con la disclinación de la celda ADTN) se obtiene a la salida del conversor un haz radial con ambas mitades en fase.

Este elemento compensador puede construirse también con direcciones de frotamiento paralelas a la línea definida por la barrera de pegamento que separa las dos formulaciones cristal líquido. Si el haz incidente llega polarizado lineal y con orientación perpendicular al eje del elemento compensador el resultado es equivalente al del caso inmediatamente anterior. En todo caso este elemento compensador ha de colocarse delante de la celda ADTN.

También en general la invención contempla la implementación del elemento compensador acromático con la celda dividida en mitades 20b y 20b por una línea de adhesivo 23 y con composiciones diferentes en cada celda, en todas sus variaciones siempre que se cumpla la condición de que las dos composiciones sean quirales y que la diferencia de las hélices formadas sea siempre múltiplo impar de media hélice.

Otra materialización del elemento compensador se muestra en la figura 7, y comprende dos celdas 24 y 25 donde cada celda consta de un vidrio 26 con poliimida frotada unidireccionalmente, pero en direcciones perpendiculares en ambas celdas, y de otro vidrio 27 con la poliimida estructurada en dos mitades: una está frotada unidireccionalmente a +45º y la otra a
-45º, de modo que la línea que define la separación entre estas dos mitades es paralela o perpendicular a la dirección de orientación que impone el vidrio de entrada. Al llenarse las celdas con cristal líquido aquiral, el director se orienta de manera que gira \pm 45º en el espesor de la celda. Puesto que en ambas mitades el giro tiene diferente sentido, aparece una discontinuidad del director o disclinación 23b en la línea que delimita ambas mitades (eje del elemento). Cuando la luz linealmente vertical polarizada (paralela al eje del elemento) llega a la celda primera (a la izquierda en la figura 7), en la que la poliimida está frotada unidireccionalmente y la de salida está frotada a \pm 45º, la luz gira +45º en una mitad y -45º en la otra mitad (siempre en incidencia normal, según ejes ópticos y dentro del régimen de Mauguin). En la segunda celda, en la que la poliimida del vidrio de entrada está frotada a
\pm 45º y la del de salida unidireccionalmente, la luz pasa a luz polarizada horizontal no obstante ambas mitades están en contrafase. De nuevo los cristales líquidos empleados pueden ser no reactivos, no obstante el uso de materiales cristal líquido polimerizables da lugar a elementos ópticos más robustos mecánicamente y poco sensibles a cambios de temperatura y por ello a un dispositivo con un amplio rango de operación en temperatura.

Los elementos compensadores descritos se colocan antes de la celda ADTN haciendo coincidir la disclinación 23b de las celdas 24 y 25, con la disclinación de la celda ADTN de manera que la luz de entrada en cada mitad de la celda ADTN está desfasada medio periodo respecto a la de la otra mitad. La luz de salida tras la celda ADTN es radial (las dos mitades en fase).

También propone la presente invención como realización preferente materializar el conversor de polarización integrando el elemento compensador acromático y la celda ADTN en un solo elemento, como se representa en la figura 8. Para ello se añade la línea delgada de adhesivo 23 en mitad de la celda 2 ADTN, en dirección paralela a la dirección de orientación unidireccional implementada en uno de sus vidrios, definiendo dos mitades 2a y 2b, en las que se meten por capilaridad dos formulaciones diferentes: una no quiral en una mitad y otra quiral en la otra mitad con una composición que cumple que el dopante quiral induce medio paso de hélice en el espesor de la celda. La configuración del director es tal que la luz linealmente polarizada incidente normal a la celda y con el campo eléctrico vibrando perpendicular al eje de la celda ADTN se convierte, a la salida de la celda, directamente en luz polarizada radial y en fase, funcionando también acromáticamente.

El conversor, dentro de todas las variantes propuestas, funciona para cualquier longitud de onda (dentro del régimen de Mauguin y zona de transparencia del sistema), por lo que es acromático.

Por su parte, los cristales líquidos empleados pueden ser no reactivos. No obstante el uso de materiales cristal líquido polimerizables da lugar a un elemento óptico robusto mecánicamente y poco sensible a cambios de temperatura y por ello a un dispositivo con un amplio rango de operación en temperatura

Es importante mencionar que para evitar la distorsión del frente de ondas es necesario emplear vidrios de alta calidad óptica, y que el espesor de la celda ha de ser uniforme en la apertura empleada.

En cuanto a una de las maneras previstas para el dispositivo de focalización de la invención, que se representa en la figura 9, comprende un sistema de iluminación 35 que produce un haz colimado y linealmente polarizado (puede tratarse por ejemplo de un láser o de una lámpara combinada con un polarizador lineal). El haz colimado resultante se hace pasar por el conjunto elemento compensador-celda ADTN, de manera que la luz pasa a tener polarización radial en fase. Tras esto se el haz se focaliza en la muestra 38 con un sistema focalizador 37 (e.g.: objetivo de microscopio) de gran apertura numérica. Adicionalmente puede incluirse una apertura anular 36 que selecciona la parte exterior del haz. El sistema puede adicionalmente estar provisto de un filtro espacial 30 consistente en dos lentes 31 y 32 y un diafragma 33 para mejorar la calidad del haz luminoso. La primera lente focaliza el haz de luz en un punto en el que se coloca el diafragma, la segunda lente se utiliza para obtener de nuevo un haz colimado.

El conversor de la invención según las características descritas, puede aplicarse por ejemplo a sistemas fotolitográficos o microscopios.

También es posible con la invención conseguir haces polarizados azimutalmente. Para ello basta con cambiar la polarización lineal de entrada en el sistema por una polarización ortogonal (girar 90º el plano de polarización de la luz de entrada) en las realizaciones anteriores. Estos haces polarizados azimutalmente no producen reducción del tamaño de haz focalizado, no obstante estos haces se propagan de manera óptima (absorción mínima) en fibras metálicas huecas circulares (circular hollow metallic waveguides).

Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como la manera de realizarse en la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente indicadas y representadas en los dibujos adjuntos son susceptibles de modificaciones de detalle en cuanto no alteren el principio fundamental.

Claims (13)

1. Conversor de polarización acromático y dispositivo de focalización basado en dicho conversor; del tipo de conversores que cambian la polarización lineal de un haz luminoso a polarización radial en fase, y que comprenden una celda ADTN que cambia la polarización lineal del haz entrante que cumple la condición de Mauguin a radial con dos mitades desfasadas media onda según una discontinuidad o disclinación, asociada a un elemento compensador de media onda que actúa de manera diferente sobre ambas mitades del haz definidas por la disclinación en orden a conseguir un haz polarizado radialmente y en fase; caracterizado porque el elemento compensador está constituido por, al menos, una celda pasiva de cristal líquido configurada por platos planoparalelos recubiertos por una capa de material orientador del cristal líquido en direcciones tales que, en cooperación con la formulación de los cristales líquidos, produce en ambas mitades del haz giros del director que se diferencian en media hélice en orden a prevenir el desfase de ambas mitades prescindiendo de la aplicación de campos externos.

2. Conversor según reivindicación 1 caracterizado porque en una variante preferente de la invención, el elemento compensador se constituye mediante una celda ADTN dividida en dos mitades por un elemento divisor interno paralelo a la dirección de orientación unidireccional de uno de los dos vidrios de la celda ADTN; estando rellena una de las mitades de un cristal líquido con formulación no quiral y la otra con otro cristal líquido de formulación quiral inductor de giro del director medio paso de hélice, quedando integrados el elemento compensador y la celda ADTN en un único elemento.

3. Conversor según reivindicación 1 caracterizado porque el elemento compensador se constituye mediante una celda cristal líquido planar dividida en dos mitades por un elemento divisor interno, y donde los materiales orientadores de ambos platos planoparalelos se han tratado para imponer al cristal líquido la misma dirección recta paralela o perpendicular a dicho elemento divisor; habiéndose llenado una de las mitades con un cristal líquido de formulación no quiral de manera que el director es paralelo a la dirección de frotamiento, y la otra mitad con un cristal líquido de formulación quiral que induce en el director el giro de medio paso de hélice en el espesor de la celda; colocando el elemento compensador a la entrada de la celda ADTN de manera que el elemento divisor interno coincida posicionalmente con la disclinación de ésta.

4. Conversor según reivindicación 3 caracterizado porque alternativamente ambas mitades de la celda constitutiva del elemento compensador se llenan de un cristal líquido de formulación quiral cuyas diferencias en el número de hélices formadas sea un múltiplo impar de media hélice.

5. Conversor según reivindicación 1 caracterizado porque el elemento compensador se constituye mediante la conjunción de dos celdas aplicadas a la entrada de la celda ADTN y estructuradas en mitades según la disclinación de dicha celda ADTN, y donde cada celda consta de dos vidrios, habiéndose tratado los materiales orientadores del vidrio de entrada de la primera celda y del de salida de la segunda de modo que impongan al cristal líquido direcciones rectas y perpendiculares entre sí; y habiéndose tratado los materiales orientadores del otro vidrio de cada celda de modo que impongan al cristal líquido, según dos sectores o mitades, direcciones respectivamente a +45º y -45º con respecto a la dirección impuesta por el otro plato, siendo la línea de separación de dichos sectores o mitades paralela o perpendicular a la dirección de orientación que impone el vidrio de entrada; teniendo el cristal líquido de ambas celdas del elemento compensador igual formulación aquiral.

6. Conversor según reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque los cristales líquidos empleados son no polimerizables.

7. Conversor según reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque los cristales líquidos empleados son polimerizables al objeto dar lugar tras el proceso de polimerización a una película sólida, robusta y estable térmicamente.

8. Dispositivo según reivindicación 1 para un haz incidente linealmente polarizado y que cumple la condición de Mauguin caracterizado porque comprende el dispositivo conversor de la invención, a cuya salida se acopla un sistema de focalización.

9. Dispositivo según la reivindicación 8 caracterizado porque opcionalmente, y antes del sistema de focalización se acopla una apertura anular.

10. Dispositivo según la reivindicación 8 caracterizado porque opcionalmente incluye un filtro espacial a base de dos lentes y un diafragma dispuestos antes del conversor de polarización de la invención.

11. Dispositivo según reivindicación 8 caracterizado porque el sistema de focalización consiste en el objetivo de un microscopio.

12. Sistema fotolitográfico incluyendo el conversor de acuerdo con las reivindicaciones anteriores.

13. Microscopio incluyendo el conversor de acuerdo con la reivindicaciones anteriores.