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什麼是分光鏡?
Edmund Optics Inc.

什麼是分光鏡?

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分光鏡結構 | 分光鏡類型

分光鏡是光學元件,用於將入射光以指定比率分為兩個單獨的光束。此外分光鏡可逆向使用,以便將兩個不同光束合為一個。根據分光鏡結構,通常可將其分為兩類:立方體或平板(表 1)。

表 1:比較立方體分光鏡與平板分光鏡
立方體分光鏡平板分光鏡
Cube Beamsplitter
圖 1:立方體分光鏡
Plate Beamsplitter
圖 2: 平板分光鏡

立方體分光鏡由兩個典型的直角稜鏡構建而成(圖 1)。其中一個稜鏡的斜邊表面具有鍍膜,兩個稜鏡黏合在一起,因此構成立方體形狀。為了避免黏合受損,建議將光線穿透到有鍍膜的稜鏡中(該稜鏡在經過研磨的表面上通常具有參考標記)。

平板分光鏡由薄而平的玻璃板構成,在基材的正面具有鍍膜(圖 2)。多數平板分光鏡在第二表面具有抗反射鍍膜,以移除不需要的菲涅耳反射。平板分光鏡通常針對 45° 入射角進行設計。若基材折射率為 1.5,入射角為 45°,可以使用圖 2 中的方程式近似計算光束偏移距離 (d)。

表 2:分光鏡結構
 優勢劣勢
立方體分光鏡
  • 易於與 0° 入射角整合
  • 無光束偏移
  • 反射與穿透光路長度相等
  • 縮短系統的光路
  • 沉重的固體玻璃結構
  • 製作大尺寸很難或更昂貴
平板分光鏡
  • 輕量級
  • 相對廉價
  • 易於製作大尺寸
  • 反射與穿透光路具有不同長度
  • 穿透光的光束偏移(請參閱圖 2)
  • 45° 入射角可能需要更長的對準時間
Cube Beamsplitter Setup

分光鏡類型

標準分光鏡通常搭配非偏振光源(例如自然或多色光源),用於偏振狀態不重要的應用。這類分光鏡經過精心設計,能以特定的反射/穿透 (R/T) 比率,以非特定偏振特性分割非偏振光。

偏振分光鏡 專門設計用於將光分為反射的 S 偏振光束與穿透的 P 偏振光束,能以 50/50 比率分割非偏振光源,或用於光學隔離等偏振分離應用(圖 3)。

Polarizing Beamsplitter
圖 3: 偏振分光鏡

非偏振分光鏡可依照特定 R/T 比率分割光,同時保持入射光原始的偏振狀態。例如 R/T 比率為 50/50 的非偏振分光鏡,穿透的 P 與 S 偏振狀態及反射的 P 與 S 偏振狀態,都以設計比率予以分割。這些分光鏡非常適合在採用偏振光的應用中維持偏振(圖 4)。

Non-Polarizing Beamsplitter
圖 4:非偏振分光鏡

二向色分光鏡可依據波長分割光。選項涵蓋專為特定雷射波長而設計的雷射光束混合器,乃至於用於分割可見光與紅外線光的寬頻熱反射鏡及冷反射鏡。這類分光鏡常用於螢光應用。

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