摘要
許多光學(xué)儀器需要將光束分成兩個(gè)方向傳播的透射光和反射光，此類(lèi)分光裝置通常采用中性分光鏡。中性分光鏡常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)有兩種，其中平板型結(jié)構(gòu)因其構(gòu)造簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于光學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)系統(tǒng)中。
本案例中，通過(guò)分別設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了一種在可見(jiàn)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(chǎng)景
設(shè)計(jì)一個(gè)平板分光鏡，包含一個(gè)分光膜和一個(gè)減反射膜。使其在可見(jiàn)光范圍內(nèi)、45° 入射條件下實(shí)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(guò) ±8%，即應(yīng)控制在 42%–58% 范圍內(nèi)。
設(shè)計(jì)結(jié)果
設(shè)計(jì)結(jié)果如圖所示，在可見(jiàn)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?xún)?nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求。
設(shè)計(jì)流程
該分光膜的初始結(jié)構(gòu)是四分之一波長(zhǎng)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(shí)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(jiàn)光波范圍內(nèi)0°入射時(shí)的光譜�？梢钥闯龃藭r(shí)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(jì)指標(biāo)，但在 45° 入射時(shí)（黃色虛線），最大反射率超出設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)基于理想情況，未考慮實(shí)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(jì)中使用了已優(yōu)化的可見(jiàn)光減反射膜。然而，由于該減反射膜是針對(duì) 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(guò)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(gè)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)。
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