Thorlabs技术文章—分束镜指南

▍分束镜概述

分束镜用于将入射光分成两束或多束具有相同波长的光束。出射光束可通过其光功率(非偏振)或偏振态(偏振)进行区分。非偏振分束镜由分光比指定，即反射光与透射光之比，而偏振分束镜由消光比指定，即透射的P偏振光与S偏振光之比。

大多数分束镜可分为两种：平板分束镜和立方分束镜。也有其他分束镜种类，包括薄膜分束镜、晶体分束镜、布儒斯特窗口片和楔形板分束镜。下面描述了每种分束镜的一些特性和优势。详细的规格比较，请查看分束镜选择指南标签

分束镜的出射光具有与入射光相同的波长。这将分束镜与二向色镜和冷热镜区分开，后者会将入射光分为两个波段。相反，一些偏振光学元件存在两个或多个出射光，且它们的偏振状态没有区别；这些被称为偏振片。

▍平板分束镜

平板分束镜提供了一种相对轻量级的解决方案，其尺寸小，有利于空间受限的装置。它们通常以45°入射角(AOI)放置在光路中。这些平板分束镜镀有薄膜，用于反射一部分光束，且其余部分则被透射。由于折射，透射光束会相对入射光束偏移。在平板分束镜的背面，会产生第二次反射，通常称为反射鬼影或重影。为了减轻鬼影，Thorlabs会在一些平板分束镜的背面镀增透(AR)膜、构建30 arcmin楔形或将两者组合。

在高灵敏度应用中，反射光束可能需要通过补偿板，以使其光程与透射光束相匹配。补偿板是与分束镜具有相同材料和厚度的窗口片，用于补偿光束通过分束镜后的光程差。

▍立方分束镜

与平板或薄膜分束镜相比，立方体分束镜是一种机械强度更高的解决方案。其由两个直角棱镜构成，斜边进行连接，并在界面处镀膜，从而进行分束。两个棱镜通过胶合剂或光学接触连接。光学接触是一种将两个玻璃表面粘合的较困难方法，但它不需要胶合剂，而胶合剂通常是计算激光损伤阈值的限制因素。

这些立方通常以0°入射角(AOI)放置在光路中，其中一束出射光与光轴保持一致，另一束出射光偏离90°。0° AOI的好处之一是可最小化透射光束因折射而产生的偏移。上述原因以及入口和出口面上的增透膜都用于减少了重影。相反，与平板或薄膜分束镜相比，立方分束镜的厚度会增加光路长度和群延迟色散(GDD)。立体分束镜需要更多空间来安装，这在空间受限的装置中可能是一个缺点。有关我们的立方安装选项，请查看 分束立方安装标签。

▍薄膜分束镜

薄膜分束镜由在张力下安装在金属外壳中的硝酸纤维素膜组成。由于薄膜只有几微米厚，第二表面反射与第一表面反射几乎重合，可有效消除重影。薄膜分束镜可最大限度地减少色散和像差，非常适合需要聚焦光束的应用。

虽然薄膜是最轻量的分束解决方案之一，但薄膜非常脆弱且易燃。这些光学元件应小心处理，并且仅用于低功率应用。应仔细选择薄膜分束膜以匹配实验的操作条件，因为薄膜干涉会导致输出强度随波长发生正弦振荡。

▍晶体分束镜

一些晶体，如方解石、MgF(2)、石英、α-BBO和YVO(4)，可以通过光与晶体光轴的相互作用在透射和反射光束中引起偏振。晶体分束镜相对于平板偏振片或立方分束镜的主要优势在于其相对较高的激光损伤阈值和消光比，非常适合偏振激光源。这些分束镜可以是单个块状晶体，也可以是通过胶合或光学接触相互结合的多个晶体。改变这些晶体的温度时应小心，因为有些可能会出现热冲击，导致破裂或破损。

我们不同基底的晶体分束镜在各自波长范围内均提供100 000:1的出色消光比。我们的α-BBO分束镜适用于紫外光，方解石适用于从可见到近红外光，原钒酸钇(YVO(4))在近红外到中红外范围内具有最佳性能。

▍布儒斯特窗口片

布儒斯特窗口片是一款未镀膜的基底(紫外熔融石英)窗口片，当以布儒斯特角定位时，与光轴形成圆形轮廓。在此角度，入射光的P偏振分量在没有反射损失的情况下进出窗口片，而S偏振分量被部分反射。布儒斯特窗口片可以串联用作偏振片或提高光束的偏振比。

▍楔形板分束镜

楔形板分束镜通过连续反射和折射将单束入射光分成多路光。这会在不同的出射角度形成单独且逐渐衰减的多路光。每个出射光的角度偏差可轻易计算。

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