分束鏡

偏光分束鏡是光學技術中常用的重要器件，它的基本功能是將一束光變換成兩束振動方向相互垂直的平面偏振光。根據(jù)不同的工作原理，人們已經相繼制成功了多種類型的偏光分束鏡，例如基于光在單軸晶體中的雙 折射現(xiàn)象制成的各種棱鏡式偏光分束鏡，基于多層介質膜內干涉效應制成的薄膜偏光分束鏡等。偏光分束棱鏡—復式雙反射偏光分束棱鏡。 它是利用入射光在單軸晶體內全反射時將相 互垂直振動的。0、e光在空間分開，從 而實現(xiàn)起偏分束的。這種偏光分束梭鏡除具有 一般棱鏡式偏光分束鏡的特點外，擇具有分束角大，可以在偏光分束同時實現(xiàn)光束轉向約90°等特點，因此，它在光學技術中將會獲得更廣泛的應用。

結構及原理

圖1是結構簡易圖。它由兩塊單軸晶體組成，因此稱它為復式的。第一塊晶體光軸垂直于入射端面，第二塊晶體光軸在出射端面內，而且與第一塊光軸垂直。棱鏡反射面BA與入射端面夾角為45°。正入射光束進入第一塊晶體后，沿光軸傳播到達棱鏡斜面AB前一直沒有發(fā)生雙折射。在BA界面發(fā)生全內雙反射,被分解成為o、e兩束平面偏振光。兩偏振光束經分界面BD進入第二晶體，原來的o光變成e光，原來的e光變成。光折射的結果使兩光束的分束角進一步擴大(圖1)，最后經出射端面進入空氣時，兩束光再一次折射偏折，使分束角再次擴大。故入射光束經該棱鏡后被分成具有大分束角的兩束平面偏振光。棱鏡的分束角與設計參數(shù)甲、刀的關系由下面的關系式給出。根據(jù)菲涅爾定律，o、e兩光束在棱鏡斜面雙反射時應滿足的反射定律為

其中a是反射后e光波的法線與垂直于光軸方向之間的夾角，

兩反射光束在分界面BD上發(fā)生偏折時應滿足的折射定律的形式為：

最后在出射端面,兩光束進一步偏折，滿足方程：

兩光束分束角,即棱鏡分束角

為獲得較大的分束角，o、e兩光束在出射端面方向必須反向偏折，此時

對于給定的設計參數(shù)

最常見的形狀是立方體，由兩個三角形玻璃棱鏡制成，它們使用聚酯，環(huán)氧樹脂或聚氨酯類粘合劑在基體上膠合在一起。調整樹脂層的厚度，使得通過一個“端口”（即，立方體的面）入射的光的（一定波長）的一半被反射，另一半由于全部內反射而被繼續(xù)傳輸。 諸如沃拉斯頓棱鏡的偏振分束器使用雙折射材料，將光分成不同極化的光束。

另一種設計是使用半鍍銀鏡，一片玻璃或塑料，透明薄的金屬涂層，現(xiàn)在通常由鋁蒸氣沉積鋁。 控制沉積物的厚度，使得以45度角入射并且不被涂層吸收的光的部分（通常為一半）被透射，其余部分被反射。 用于攝影的非常薄的半鍍銀鏡子通常被稱為防護薄膜鏡。 為了減少由于反射涂層的吸收引起的光的損失，已經使用了所謂的“瑞士干酪”分束鏡。 最初，這些是穿孔的高度拋光的金屬片，以獲得所需的反射與透射比。 之后，將金屬濺到玻璃上，形成不連續(xù)的涂層，或者通過化學或機械作用去除連續(xù)涂層的小區(qū)域以產生非常字面上的“半鍍銀”表面。

代替金屬涂層，可以使用二向色光學涂層。 根據(jù)其特性，反射與透射的比例將隨著入射光的波長的函數(shù)而變化。 分光鏡用于一些橢圓反射聚光燈，以分散不需要的紅外線（熱）輻射，以及激光器結構中的輸出耦合器。

第三種分束器是二向色鏡像棱鏡組件，其使用二向色光學涂層將入射光束分成多個光譜不同的輸出光束。 這樣的設備被用于三皮管彩色電視攝像機和三色彩色印片法電影攝影機。 它目前用于現(xiàn)代三CCD相機。 光學相似的系統(tǒng)反向用作三LCD投影機中的光束組合器，其中來自三個單獨的單色LCD顯示器的光被組合成用于投影的單個全色圖像。

用于PON網絡的單模光纖的分束器使用單模行為來分割光束。分離器通過將兩根光纖“拼接”為X。

用一個鏡頭和一個曝光點來拍攝立體影像對的鏡子或棱鏡的排列，有時被稱為“射束分離器”，但這是一個用詞不當?shù)默F(xiàn)象，因為它們實際上是一對潛望鏡，折射出的光線已經不是重合的了。在一些非常罕見的立體攝影附件、鏡子或棱鏡塊與束器執(zhí)行相反的功能相似，疊加的主題從兩個不同角度視圖通過顏色過濾器允許直接生產浮雕的3 d圖像，或通過迅速交替百葉窗記錄順序字段3D視頻。

考慮一個經典的無損分束器，其電場在其兩個輸入處都有事件發(fā)生。 兩個輸出域Ec和Ed與輸入通過線性相關

其中2×2元素是分束器矩陣。 r和t是通過分束器的特定路徑的反射率和透射率，該路徑由下標表示。

假設分束器不從光束中去除能量，則總輸出能量可以等于總輸入能量的讀數(shù)

要求這種節(jié)能帶來反射率和透射率之間的關系

并且

其中“

當

其中替換形式

它遵循

現(xiàn)在已經確定了描述無損分束器的約束，我們可以重寫我們的初始表達式