薄膜偏振分光镜的研究

摘要：概述薄膜偏振分光镜的研究现状及其主要特点，重点分析薄膜偏振分光镜的设计原理，并利用等效折射率的方法计算中心波长的反射率。

关键词：薄膜偏振分光镜；消光比；视场角；带宽

引言

在进行激光调制和激光隔离以及光信息处理时，需要把普通激光变成偏振光，这个调制过程就需要起偏器件。普通起偏器件和检偏器件是利用晶体的双折射特性设计而成，其优点是消光比和透射比高，适用的光谱范围大。但由于通常使用的冰洲石晶体是一种天然晶体，透明、无色、纯净的晶体很少，且不易得到大块，所以不容易做成大口径晶体起偏镜，且价格高、加工工艺复杂。薄膜偏振分光镜是基于薄膜内光的干涉作用和布氏角的特点研制而成的。其优点是孔径大，损耗低，系统设计灵活。由于传统的薄膜分光镜没有尺寸限制，同时可以以低成本生产出大尺寸结构，设计和制作可以多样化，因此被广泛应用于光学仪器、激光技术、光电显示和光学存储等领域。

1.发展过程及研究现状

最常用的宽带薄膜偏振分光镜是MacNeille在1946年发明，贝宁（Banning）实际制做的。这种形式的棱镜可以工作在相对宽带的范围，透射光的消光比较高，但其视场角比较小。另一种薄膜偏振分光镜是基于透射P偏振光，截止滤光片反射S偏振光，在边界分离S光和P光的，可以淀积在平板上或者装在立方棱镜中。这种棱镜的视场角比MacNeille偏光镜相对要大，但其相对较小的带宽不适合应用于激光系统。如果镀层比较多，透射光的消光比可以很高，但是反射光很难达到较高的消光比。

Bergstein提出一种基于受抑全内反射的三层薄膜偏振分光镜，然而并未给出相应器件的详细说明。Lees和Baumeister利用受抑全内反射原理设计了薄膜紫外偏光镜，它是标准的F-P带通滤光片形式。在特定角度和特定波长，标准具可以满足一种偏振光的分光条件而不满足另一种偏振光，因此一种偏振光被透射，另一种偏振光则被反射E这种偏光镜要求有高折射率的基底，适合于红外光谱，可工作在较窄的波长范围和较小的视场角。

为了拓宽薄膜偏振分光镜的应用范围和提高应用精度，出现了大视场角I宽带I高消光比的薄膜偏振分光镜的设计。这些设计都基于MacNeille的设计原理。

在我国，薄膜偏振分光镜的设计和研制比较成熟，早在1981年就有人对该棱镜的制作工艺作出了详细的论述。尔后，随着计算机辅助设计软件的出现，为高性能薄膜偏振分光镜的设计提供了很好的设计方法和优化途径。

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