高功率激光线偏振分束立方

一、定义

高功率激光线偏振分束立方由两个直角棱镜组成，斜面之间通过光胶工艺贴合。与胶合工艺相比，光胶无需使用黏结剂，是以分子力或者附着力效应为基础，能一定程度上减少材料的吸收和散射。因此，相比于宽带偏振分束立方和激光线偏振分束立方，高功率激光线偏振分束立方具有更高的损伤阈值。

图1. 高功率激光线偏振分束立方。

二、特点

1、消光比（Tp:Ts）：＞2000:1；

2、工作波长：266 nm，355 nm，405 nm，460 nm，532 nm，633 nm，780 nm，808 nm，830 nm，850 nm，1030 nm，1064 nm，1550 nm；

3、表面具有高反射率；

4、适用于高功率应用。

三、说明

LBTEK高功率激光线偏振分束立方，在带由圆点标记棱镜斜面处镀有电介质分光膜，以实现P光透射与S光反射。相比于普通的激光线偏振分束立方，高功率激光线偏振分束立方更适用于高功率应用中。偏振分束立方使用时，不会产生光束偏移，反射光与透射光的光程相等，也可用于缩短系统的光路。相比平板偏振分束镜能明显减小鬼影。

偏振分束立方（PBS）基于布儒斯特定律与薄膜干涉效应的协同作用实现偏振分光。当自然光以特定布儒斯特角入射时，P偏振分量基于界面折射率匹配关系，通过介质膜梯度折射率设计可实现超低损耗透射；而S偏振分量则通过交替沉积高、低折射率介质层，形成λ/4光学厚度的干涉增强结构，使各层反射的S光因相位同步产生相长干涉，反射率显著提升。同时，通过引入λ/2相位补偿层构造π相位差，利用反向叠加的相消干涉将残余反射压制，可抑制P光杂散反射，最终实现高纯度偏振分离。

消光比（ER）是偏振分束立方的一个重要参数，其定义为入射光经过分束立方分光后，透射光通过检偏器的最大光功率与最小光功率之比，即\( ER=P_{Max}/P_{Min} \) 。消光比如图2所示可以通过测试得到：光束经过偏振分束立方分束后生成反射光与透射光，透射光通过检偏器，使用光功率计测量透射光的功率。旋转检偏器，当功率计数值最大时得到\( P_{Max} \) ，当数值最小时得到\( P_{Min} \) 。

图2. 消光比的测量。

分束器选型指南

偏振分束立方体应用案例

1. 可调偏振分束器

可调偏振分束器可以实现线偏振光束透射强度的连续改变，线偏光先经过旋转安装架安装的半波片，再通过偏振分束立方，透射P光，反射S光。连续旋转半波片，会改变线偏光的偏振方向，即P光和S光的分量大小，从而实现连续调节分光比。详情可见LBTEK的可调偏振分束器。

图1 可调偏振分束器示意图

2. 光隔离器

自由空间隔离器是一种偏振相关隔离器，由输入偏振光学元件（常使用偏振分束立方用于起偏）、法拉第旋光器以及输出偏振光学元件三部分构成。其中输入与输出偏振光学元件的透振夹角为45°，当一束光正向进入时，入射偏振光学元件作为起偏器生成线偏振光进入法拉第旋光器，法拉第旋光器使线偏振光旋转45°，最终光线完全通过输出偏振光学元件。当一束光反向进入时，法拉第旋光器继续旋转光的偏振方向，旋转方向与光正向进入相同，此时光的偏振方向相对入射光旋转90°，与输入偏振光学元件的透振方向垂直，因此LBTEK自由空间隔离器是一种只允许光以单一方向传输的无源磁光器件。详情可见LBTEK的自由空间隔离器。

图2 自由空间隔离器示意图