分光鏡(Beam splitter)可被運用在許多不同的場合。一般而言，入射光抵達二向分色分光鏡(dichroic beam splitter)時，會根據(jù)
波長的差異產(chǎn)生穿透或反射的現(xiàn)象。這篇文章將說明如何在OpticStudio的非序列模式(non-sequential mode)中建立二向分色分光鏡，以及如何根據(jù)需求自訂鍍膜結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生分光表面。
j&l2 n2z F7&Oc)f"B 簡介
)U +Pt98" 91oAg[@4G 作為一個常見的
光學元件，分光鏡(beam splitter)可將入射光分為折射和反射
光線路徑。依據(jù)元件的型態(tài)，我們可以將分光鏡分為以下三個類別:
jmr1e).]; · 立方體分光鏡(Cube beam splitters)
#gSIa6z1W · 平板分光鏡(Plate beam splitters)
3e?a$ ~9 ·
薄膜分光鏡(Pellicle beam splitters)
83pXj=k< 在OpticStudio中，分光鏡根據(jù)入射角、偏振態(tài)波長等特性將入射光分為兩條不同的路徑。
w)<h$ <tU 在這篇文章中，我們將示范如何在非序列模式中完成二向分色分光鏡的建立和模擬。
]]6 H|8i|vbi 二向分色分光鏡
^K?Mq1"Db "ZR^w5 二向分色分光鏡利用特殊的鍍膜表面，使入射光分為如下圖的兩道光路。在這篇文章中，我們將假設(shè)你已熟悉基本的鍍膜操作。假如還不是很熟悉的讀者，建議在進行后續(xù)步驟前可以先參考這篇文章Ansys Zemax | 如何模擬部分反射和散射的表面
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4mci@1K#^ 在市面上眾多的分光鏡選擇中，本范例會以一款可在CVI Laser, LLC購得的款式為原型。此分光鏡為短波通(SWP)的類型，這種類型的分光鏡在入射光波長較短時具有高穿透率(即低反射率)。反之，當入射光為長波長時，則穿透率較低(高反射率)。下圖為典型的SWP二向分色鍍膜的穿透率曲線。
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;@/vKA3l. 更多關(guān)于CVI雷射二向分色分光鏡的信息可以參考這個網(wǎng)站CVI – Home Redirect (cvilaseroptics.com)。
uuf+M-P 在下圖中，我們可以依照能量的穿透率將二向分色鍍膜的特性曲線分為三個部分。1) Pass band，此波長范圍內(nèi)的入射光具有高穿透率和低反射率 2) Stop band，此波長范圍內(nèi)的入射光具有低穿透率和高反射率 3) Transition region，波長范圍介于前兩個區(qū)域之間。
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F QBAt0 為了簡化模擬，我們將利用CVI提供的信息建立理想的SWP二向分色分光鏡。以下五點為建立該模型的原則:
< /li<1 · 不需要知道完整的鍍膜分類數(shù)據(jù)報告(prescription data)
(;2]`D [x · 二向分色鍍膜不受入射光偏振態(tài)的影響
.]L P327u · Pass Band的穿透率為100%
ZJ'FZ8Sx · Stop Band的反射率為100%
r !)jxIL\ · 我們不會對過渡區(qū)(穿透率由高到低的區(qū)域)進行模擬
q/dja OpticStudio可以模擬極為接近實際鍍膜的狀況，因此我們不一定需要輸入理想的條件才能完成模擬，這些假設(shè)只是用來幫助我們更輕易的完成本范例。
G 0Wv=tX| 本范例中的SWP二向分色分光鏡具有以下特性:
KF f6um · 材質(zhì): N-BK7
A08{]E#v> · Clear Aperture: 1”
q/3 )yG6s · 厚度: 0.25”
8]A`WDO3 · 二向分色鍍膜位于分光鏡(Object 2)的前表面(front surface)
Pi'[d7o · Pass wavelength (在System Explorer中設(shè)定): 0.400 um
P3+?gW' · Stop wavelength: 0.525 um
xf 4`+[ · 分光鏡的側(cè)表面和后表面以反射率1%(穿透率99%)的抗反射(AR)材質(zhì)進行鍍膜
='vkd=`Si ; 2Za]%' 初始設(shè)定
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