【小麓讲堂】一文讲透分束立方的安装与选型
发布时间:2025-08-21 13:37:42 阅读次数:48

分束立方是光学系统中的核心组件,与平板分束镜一样,用于将入射光分成多束同波长光束,但分束立方更适用于具有分光需求的高精度设备和基础光路中。

 

图1. 偏振分束立方原理图

然而除了棱镜、镀膜之外,分束立方的安装方式同样直接影响光路性能,包括分光效率、分光比精度和稳定性等。本文以LBTEK分束立方系列产品为例,系统解析主流安装方案, 让你做到任何场景都能从容选出最优的安装方式。(可下滑至文末直接get选型指南)

分束立方安装的核心挑战

 

首先,我们从分束立方在安装上面临的三大核心挑战来进行剖析:

镀膜面应力损伤:分束立方的偏振分光膜层对机械应力敏感,安装施压过大即可能导致膜层微裂纹,造成消光比衰减。

角度校准:光束入射角度发生偏差时,偏振分束立方的偏振分离效率会大幅下降。在激光干涉仪等系统中,安装座的偏摆角调节精度要求极高。

振动抑制:环境振动易引发分束立方发生角位移漂移,当振动幅度过大时,会影响其分光效率。

这些挑战要求安装方案兼具高自由度调节和机械稳定性。接下来,我们将介绍两大主流方案:棱镜安装架和同轴立方安装座。

 

分束立方两大安装方案

 

 

为满足不同应用场景对分束立方安装的多样化需求,我们提供了高自由度的解决方案,主要包括:棱镜固定安装架方案与同轴立方安装方案 。

前者以稳固可靠的夹持、精确的角度调节、优异的通光性能及灵活的系统兼容性见长,是精确控制光路和灵活调节光路的理想选择;

后者可提供优异的光路一致性、极高的机械与环境稳定性以及紧凑的光路布局能力,成为对稳定性和光路集成性要求极高的应用中的首选。

这两种方案均具备高度的安装自由度,能够灵活适配从基础研究到精密仪器集成等多元化的光学应用需求。

 

棱镜固定安装架方案

 二维可调式棱镜安装架

方案特点:采用带有尼龙头紧定螺钉的高度可调压臂固定光学元件,可有效降低接触应力;带有2个精密调节器用于俯仰、偏摆调节,可有效进行角度校准;具有左手系、右手系两个版本可选,适配不同光路调节需求。

适用场景:适用于需要进行光束指向校正以及分光需求的多种光路,比如在光纤耦合系统中,通过二维调节校正耦合前的光束指向,提升耦合效率。

 

图2. 二维可调式棱镜安装架

 

 可调俯仰&旋转安装座

方案特点:适用于棱镜与分束立方的无伤安装设计,通过集成CA-X系列压臂精确控制夹持力,确保光学元件被安全固定在镀膜面区域之外;其磁耦合顶板与底座结构同步提供360°连续旋转与±3°俯仰双自由度调节,实现快速精密的角度对准;采用旋转锁定机制,保障高精度对准的长期可靠性。

适用场景:适用于需要同时进行精密旋转角度和俯仰角度调节的光学系统。常用于光束指向的多维校正以及需要灵活改变光学元件角度的多种实验与应用场景。

 

图3. 可调俯仰&旋转安装座

 

 立方体分束镜固定架

方案特点:适用于安装固定尺寸为10 mm~50.8 mm分束立方,提供铝合金/不锈钢双材质选项;采用高精度的方孔/槽设计配合整体高刚度结构提供卓越的抗振稳定性,能强力抵抗环境振动,不锈钢系列尤其适用于高稳定性部署环境;通光设计保障光路无遮挡,并可通过标准接口兼容多类调整架平台。

适用场景:适用于对通光性、光学稳定性要求极高的精密应用场景,例如激光干涉测量、高功率激光分束/合束等场景。通过刚性结构设计减少振动干扰,实现长时稳定运行。

 

图4. 立方体分束镜固定架

 

 三维可调式棱镜安装架

方案特点:适用于分束立方的高精度校准,其杠杆锁紧机构与挠性不锈钢压臂协同作用,既保障最大60 mm光学元件的夹持稳固性,又通过应力分散机制有效保护敏感膜层;同步提供±3°俯仰/偏摆角度调节及±3 mm的Z轴位移能力;根据具体需求进行左手系、右手系自由切换。

适用场景:适用于需要高稳定性夹持和三维精密调节(俯仰、偏摆及Z轴位移)的光路系统,例如在激光干涉仪波前校正中,通过三维调节减少波前畸变。

 

图5. 三维可调式棱镜安装架

 

 固定式小型平台安装座

方案特点:适用于安装直角棱镜和分束立方体,针对5~12.7 mm元件采用挠性夹持缓冲应力,针对20~50.8 mm光学元件运用非接触磁吸机制彻底避免膜层压伤;底部M3/M4/M6标准化螺纹孔,可快速集成至外置高精度俯仰偏摆调整架实现入射角校准。

适用场景:适用于需要快速、稳定安装固定尺寸分束立方或直角棱镜的光路系统。例如基础光学实验、固定光路搭建、教学演示等场景,其多样化的型号和安装接口确保了与常用光学元件尺寸及标准光学支架的兼容性。

 

图6. 固定式小型平台安装座

 

 不锈钢平台调整架

方案特点:适用于安装棱镜及分束立方,其主体由316 L不锈钢经热处理和去应力工艺制成,低热膨胀系数、高平整台面及整体刚性结构在温度变化下维持基准稳定性;配合不锈钢挠性压臂均匀分散夹持应力,保护分束立方的偏振膜层,支持最大夹持高度为60 mm;提供±4°俯仰和倾斜调节 、0.44°/转的高调节精度;支持左右手系及面朝上安装接杆。

适用场景:适用于超高长期稳定性、精密角度调节和可靠重复对准的光学系统设计。尤其适用于激光系统、光谱分析、计量检测等对热漂移敏感或需在苛刻环境下保持性能稳定的关键应用。其多功能平台和精密定位设计也适合搭建复杂的光机械组件。

 

图7. 不锈钢平台调整架及配件

 

 

同轴立方安装方案

 同轴分束立方安装系统

同轴分束立方安装系统目前有三种型号:16 mm、30 mm以及60 mm同轴系统。三种系统均基于模块化架构和同轴接口标准化(含M3/M4/M6与SM系列螺纹),通过通光优化设计和柔性锁紧机制解决分束立方安装的核心挑战,并依托转接扩展能力覆盖10 mm~66 mm尺寸范围,最终服务于紧凑型同轴光路的精密集成。此处以16mm同轴分束立方安装系统为例说明。

方案特点:压板与安装座模块化配合,通过面接触均匀施力结构固定分束立方,避免金属硬接触导致膜层微裂纹,降低点应力风险;支持360°旋转粗调,快速调整分束立方的水平方位角,初步对齐光束方向,采用中心通孔设计,确保光束严格沿同轴光路中心传输,结合同轴系统自身的几何约束,减少俯仰/偏摆偏差。可通过多种接口(M2.5/M3/M4/SM05)无缝集成至16 mm同轴光路,规避因多次拆卸重装导致的应力反复和角度偏移风险。

适用场景:通过在16 mm同轴光路中实现分束立方的快速固定、粗调对准及无损锁紧,构建紧凑型同轴光路,例如需要引入/转向光束、安装小型分光或反射元件的微流控检测、传感器内部光路、空间受限的精密仪器等;其多接口设计实现模块化快速拆装能力,提供了高度的系统集成扩展性,显著提升实验效率。

 

图8. 16 mm同轴立方体及配件组装应用图

 

 

分束立方安装选型指南

 

根据以上场景需求和方案搭配, 小麓为你整理好了最全的分束立方安装选型指南,同时也为你准备好了对应的备选方案:

 

 

通过匹配具体元件尺寸、调节自由度、环境要求三大维度,可精准锁定最优安装方案,确保分束立方性能最大化释放。

 

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