摘要
許多光學(xué)儀器需要將光束分成兩個方向傳播的透射光和反射光，此類分光裝置通常采用中性分光鏡。中性分光鏡常見的結(jié)構(gòu)有兩種，其中平板型結(jié)構(gòu)因其構(gòu)造簡單、性能穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于光學(xué)實驗和工業(yè)系統(tǒng)中。
本案例中，通過分別設(shè)計分光膜與減反射膜，并將其分別鍍制在平板基板的兩側(cè)，成功實現(xiàn)了一種在可見光波段、45° 入射條件下具有 50:50 分束比的平板型中性分光鏡。
應(yīng)用場景
設(shè)計一個平板分光鏡，包含一個分光膜和一個減反射膜。使其在可見光范圍內(nèi)、45° 入射條件下實現(xiàn) 50:50 的分光比。平均透射率或平均反射率的偏差不得超過 ±8%，即應(yīng)控制在 42%–58% 范圍內(nèi)。
設(shè)計結(jié)果
設(shè)計結(jié)果如圖所示，在可見光范圍內(nèi)、45° 入射條件下的平均反射率為 51.1%，其最大值與最小值的偏差均在 ±8% 以內(nèi)，滿足設(shè)計要求。
設(shè)計流程
該分光膜的初始結(jié)構(gòu)是四分之一波長膜堆。
關(guān)于公式工具的更多信息: Tutorial 02: Formula Tool
目標(biāo): 在 400–700 nm 波段內(nèi)入射角0°時反射率達(dá)到50%
使用公式工具構(gòu)建了上述膜系作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，右圖展示了其在可見光波范圍內(nèi)0°入射時的光譜。可以看出此時在的透射率不達(dá)標(biāo)
關(guān)于優(yōu)化的更多信息: Tutorial 01: Optimization Workflow
優(yōu)化后的膜系在 0° 入射下已滿足設(shè)計指標(biāo)，但在 45° 入射時（黃色虛線），最大反射率超出設(shè)計要求 8%，因此后續(xù)仍需進(jìn)行角度匹配調(diào)整。
角度匹配后的分光膜已經(jīng)滿足了設(shè)計指標(biāo)。
關(guān)于角度匹配的更多信息: Tutorial 03: Match Angle
之前分光膜的設(shè)計基于理想情況，未考慮實際鍍制在平板上所引入的額外反射。因此，需要在平板背面增加減反射膜以降低反射率。本設(shè)計中使用了已優(yōu)化的可見光減反射膜。然而，由于該減反射膜是針對 0° 入射角優(yōu)化的，在 45° 入射條件下（黃色虛線）減反效果較差，因此后續(xù)仍需進(jìn)行角度匹配優(yōu)化。
角度匹配后的減反射膜光譜如上圖所示。
關(guān)于角度匹配的更多信息: Tutorial 03: Match Angle
如上圖所示，通過將分光膜和減反射膜分別鍍制在玻璃基板的兩側(cè)，構(gòu)成了一個平板型分光鏡。
平板分光鏡的光譜如上圖所示。與未鍍減反射膜的情況（藍(lán)色虛線）相比，添加減反射膜后透射率有所提升（綠色曲線）。黃色曲線表示理想條件下的光譜表現(xiàn)。
|
