光学基础及其技术 12

光学薄膜技术

Optical

ThinFilms

Technology

潘永强教授第二章光学薄膜膜系设计Optical

ThinFilms

2光学薄膜典型膜系设计二.高反射膜HighReflectiveCoatings(HR)三.中性分束膜BeamSplitterCoatings(BS)四.干涉截止滤光片CutoffFilter五.带通滤光片BandPassFilter一.减反射膜Anti-reflectiveCoatings(AR)

2.3中性分束膜

定义：在一定波段内，把一束光按一定透反比（T/R）分成光谱成分相同的两束光。零件结构：平板；胶合立方棱镜。特点：在可见光波段，各波长具有相同的透射比和反射比。膜系类型：金属；金属+介质；全介质。3*金属分束膜

特点：偏振小、中性好，Ag,Cr,Ni80Cr20

问题：吸收大，分光效率低，R+T仅60%—70%

优点：中性好，光谱范围宽，膜系简单2.3.1金属分束膜*G/Cr(15nm)/A*G/Cr(16nm)Ni(6nm)/A*

这种具有吸收的薄膜分光镜的透射率与光线的入射方向无关，但反射率与入射光的方向有关。

通常，光线从空气侧入射时，分光镜的反射率高，所以，在使用分光镜时，一定要注意正确的使用方向。吸收小，分光效率高*理论基础：

金属膜对光的吸收不仅与金属自身的性质有关，还与金属周围介质的性质有关。方法：

在金属膜两边设计匹配膜堆，诱导出金属膜的最大可能透射能力——势透射率。2.3.2介质-金属分束膜**金属分束膜的吸收损失与分光膜周围的介质有关，改变周围的介质，可以减小吸收损失GlZnS-Ag-ZnSlA可见光的中性1：1分光，R+T~90%.厚度为：280，1.2，120*

介质中性分束膜的本质是：

前面所讲的周期性多层介质膜系(HL)S，而且工作波段也是膜系的反射带，分束膜只不过将层数少，反射率降低就行

。特点：分光效率高（无吸收），偏振效应明显，分光特性色散明显。2.3.3介质分束膜*1.平板型：

G/H/A；G/HLHL/A；G/2LHLHL/A。2.棱镜型：

G/HLH/G；G/HLHL/G；G/LHLHL/G。说明：a.

b.H，L均指工作时的有效光学厚度

显然，介质分束膜就是周期性多层膜的又一种应用。2.3.3介质分束膜**单层分光膜G/H/AG/TiO2/A*

平板型介质分束膜多层分光膜G/HLHL/A入射角45度多层分光膜G/2LHLHL/A**棱镜介质分束膜S/HLHL2H/SS/HLHL/SS/2LHLHL/SS/LH(2/3)L1.5HL2H/S2.3.4偏振中性分光膜偏振中性分光膜：利用斜入射时光的偏振效应来实现50/50的中性分光。两点说明：1）偏振中性分光膜只适应于自然光和圆偏振光的中性分束；2）偏振中性分光膜分出的两束光，光强相等，但偏振状态不同，是两束振动方向互相垂直的线偏振光。因此，也将其称为偏振分光（束）膜。**偏振中性分光膜—布儒斯特角原理-回顾RsRpn1,n2界面反射率随入射角的变化1.0R0.50θB0306090θ1增加S偏振光的反射率Rp=0的条件：所以有：又因为：消去θ2,得Rp=0的入射角θ1=θBθB叫布儒斯特角或偏振角。*增加S偏振光的反射率对于P偏振，所有膜层的修正导纳相同立方棱镜偏振分束膜必要而非充分条件；充分条件：Rs100%H,L同时满足布儒斯特角，折射定律:(HL)sH如何实现偏振中性分光膜？充要条件

**若：nH=2.3,nL=1.38或：布儒斯特角原理偏振中性分光膜—立方棱镜如果：n0=1，则有**多层分光膜G/(HL)8/G45度入射基片折射率1.66，2.3，1.35**小结：零件结构：平板；胶合立方棱镜。膜系类型：金属；金属+介质；全介质。偏振中性分光膜*随堂练习1.