分光镜(Beam splitter)可被运用在许多不同的场合。一般而言,入射光抵达二向分色分光镜(dichroic beam splitter)时,会根据
波长的差异产生穿透或反射的现象。这篇文章将说明如何在OpticStudio的非序列模式(non-sequential mode)中建立二向分色分光镜,以及如何根据需求自订镀膜结构以产生分光表面。
q@mZ0D- 7 }t=Lx( 简介
FIJ]` .<K9Zyi 作为一个常见的
光学元件,分光镜(beam splitter)可将入射光分为折射和反射
光线路径。依据元件的型态,我们可以将分光镜分为以下三个类别:
ju.`c->k" · 立方体分光镜(Cube beam splitters)
gYpFF=7j<@ · 平板分光镜(Plate beam splitters)
sld cI@Z ·
薄膜分光镜(Pellicle beam splitters)
?U:c\TA,m 在OpticStudio中,分光镜根据入射角、偏振态波长等特性将入射光分为两条不同的路径。
gxDyCL$h3 在这篇文章中,我们将示范如何在非序列模式中完成二向分色分光镜的建立和模拟。
Pr/q?qZY vN6)Szim 二向分色分光镜
wLq#,X>%B +nYF9z2 二向分色分光镜利用特殊的镀膜表面,使入射光分为如下图的两道光路。在这篇文章中,我们将假设你已熟悉基本的镀膜操作。假如还不是很熟悉的读者,建议在进行后续步骤前可以先参考这篇文章Ansys Zemax | 如何模拟部分反射和散射的表面
U
d+6=Us{
Sfi1bsK 在市面上众多的分光镜选择中,本范例会以一款可在CVI Laser, LLC购得的款式为原型。此分光镜为短波通(SWP)的类型,这种类型的分光镜在入射光波长较短时具有高穿透率(即低反射率)。反之,当入射光为长波长时,则穿透率较低(高反射率)。下图为典型的SWP二向分色镀膜的穿透率曲线。
$ -]9/Ct
-ADb5-px 更多关于CVI雷射二向分色分光镜的信息可以参考这个网站CVI – Home Redirect (cvilaseroptics.com)。
<UW-fI)X 在下图中,我们可以依照能量的穿透率将二向分色镀膜的特性曲线分为三个部分。1) Pass band,此波长范围内的入射光具有高穿透率和低反射率 2) Stop band,此波长范围内的入射光具有低穿透率和高反射率 3) Transition region,波长范围介于前两个区域之间。
?;rRR48T9E
CT.hBz
-S 为了简化模拟,我们将利用CVI提供的信息建立理想的SWP二向分色分光镜。以下五点为建立该模型的原则:
yTWicW7i · 不需要知道完整的镀膜分类数据报告(prescription data)
P!R`b9_U · 二向分色镀膜不受入射光偏振态的影响
/p|L.&`U · Pass Band的穿透率为100%
@Y%i`}T%( · Stop Band的反射率为100%
_k)EqPYu@ · 我们不会对过渡区(穿透率由高到低的区域)进行模拟
:dlG:=.W OpticStudio可以模拟极为接近实际镀膜的状况,因此我们不一定需要输入理想的条件才能完成模拟,这些假设只是用来帮助我们更轻易的完成本范例。
C7l4X8\w 本范例中的SWP二向分色分光镜具有以下特性:
oJc v D · 材质: N-BK7
|pT[ZT|}G · Clear Aperture: 1”
U@".XIDQ · 厚度: 0.25”
~. 5[ · 二向分色镀膜位于分光镜(Object 2)的前表面(front surface)
5n=~l[O · Pass wavelength (在System Explorer中设定): 0.400 um
SQdK`]4 · Stop wavelength: 0.525 um
Xq$9H@. · 分光镜的侧表面和后表面以反射率1%(穿透率99%)的抗反射(AR)材质进行镀膜
7MX5hZF" &