偏振分束立方
一、定义
两个直角棱镜胶合而成,其中一个棱镜斜面上镀有偏振分光膜(黑点表示该棱镜有分光膜),一束偏振光垂直入射偏振分束立方后(如图1所示),传输到偏振分光膜时,光束分为两束,一束S偏振光反射,一束P偏振光透射。
图1 偏振分束立方光路示意图。
二、特点
1、表面低反射率;
2、工作波长:420 nm- 680 nm、620 nm- 1000 nm、900 nm-1300 nm、1200 nm- 1600 nm及单波长;
3、高消光比;
4、边长尺寸:5 mm、10 mm、12.7 mm、20 mm、25.4 mm。
三、说明
LBTEK偏振分束立方,一个棱镜上镀有偏振介质分光膜,这种分光膜为非导体,光在传播过程中不会产生焦耳热,介质膜对光无吸收。建议光束垂直入射到偏振分束立方,其他角度入射消光比会有明显变化。由于棱镜结构为三角形,光束入射后反射光不会有干涉现象,相比平板偏振分束镜能明显减小鬼影。
LBTEK偏振分束立方有4个入射面(S1、S2、S3、S4)均可镀增透膜,降低光在表面传输的反射率,提高传输的透射率。
LBTEK选择使用紫外熔融石英和N-SF1制作多种尺寸的偏振分束器。所有光学元件精细加工,严格管控质量。保证以合理的价格为用户提供高质量的光学产品。
四、增透膜
增透膜是一种硬质耐热的氧化膜,光学器件镀膜后在特定波长范围内的反射可以做到最小,通常要求镀膜的厚度必须是设计波长的1/4奇数倍,这种设计使得相邻两个反射面的反射光束之间有一个半波长的路径差,从而减小反射的影响。LBTEK公司常用的增透膜材料为氟化镁(n=1.38),也可以定制镀其他增透膜材料。
光学系统在没镀膜的情况下,每个光学表面由于反射会有大约4%(反射率:
,n为材料的折射率,1为空气折射率)的光能量的损失,透过率=
。一个光学系统中,若有N个透镜未镀膜,损失的光能量为(1-0.96(Nx2))x100%,如果在每个光学器件表面镀增透膜(N-BK7基材400 nm-700 nm平均反射率小于0.4%,700 nm-1100 nm平均反射率小于0.3%,1100 nm-1650 nm平均反射率小于0.6%),采用镀C膜(1100 nm-1650 nm)的N个透镜,光经过N个镀C膜的透镜后,光能量损失为:(1-0.996(Nx2))X100%,若一个光路系统用了4个透镜,未镀膜透镜损失的光能量为:27.9%,而经过C膜后光能量损失小于3.2%,因此,镀增透膜能够明显提高透射率,降低光经过透镜表面产生的光能量损失。
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