薄膜偏振器是一種基于多層介質(zhì)涂層干涉效應(yīng)的光學(xué)偏振器。這種涂層通常放在玻璃板上。(不需要像在各種其他類型的偏振器中那樣的雙折射光學(xué)材料。)。在一定的入射角范圍內(nèi)，獲得了強(qiáng)烈的偏振相關(guān)反射率。(基本上總是，s偏振光被反射，p偏振光被傳輸。)。設(shè)計薄膜偏振器通常很方便，使其可以在45°的入射角下工作，從而獲得角度變化為90°的反射光束。不過，其他入射角也是常見的。

薄膜偏振片的種類很多，涉及到不同的光學(xué)制備工藝和具有實際應(yīng)用價值的各種性能：

平板偏振器(圖1)僅由鍍膜玻璃板組成。這種設(shè)計通常是這樣設(shè)計的，即入射角在布魯斯特角處是必不可少的。以此方式，容易避免背面的透射光的反射損失。對于其他入射角度，如45°(通常很方便)，背面需要防反射涂層，而正面的層結(jié)構(gòu)設(shè)計也可能更加困難。

圖1:一種在布魯斯特角附近工作的平板偏振器，在頂面有反射涂層，在底面沒有涂層。

也有偏振立方體(圖2)，它是通過涂覆一個45°棱鏡并在其上粘合另一個45°棱鏡而獲得的，從而得到一個立方體。通常，輸入面和輸出面都會獲得減反射膜。常用的麥克尼爾立方體設(shè)計的基本思想是通過在所有內(nèi)部界面具有布魯斯特角來消除對p偏振的反射。通過簡單的布拉格鏡設(shè)計，可以很容易地獲得高反射率的s偏振，而不會對p偏振引入明顯的反射。布魯斯特角條件要求選擇具有合適折射率的襯底材料(對于給定的涂層材料)。這種設(shè)計在很大的波長范圍內(nèi)都能很好地工作，但只能在很窄的角度范圍內(nèi)(通常是幾度)。

在 MacNeille 設(shè)計之外的其他偏振立方體設(shè)計中，不滿足布魯斯特角條件，而是使用干涉效應(yīng)來抑制p偏振的反射。這樣的干涉偏振器通常僅在窄的波長范圍內(nèi)工作良好，但在所用材料方面具有更大的靈活性。

偏振立方體的粘結(jié)界面使納秒激光脈沖的光學(xué)損傷閾值降低到1J/cm2量級。粘結(jié)與光學(xué)有關(guān)的無環(huán)氧偏振立方體，不需要膠合劑，可以承受數(shù)倍高的光通量。

圖2:基于兩個45°棱鏡之間薄膜涂層的偏振立方體。

由于多層膜中的干涉效應(yīng)與波長有關(guān)，薄膜偏振器只能在有限的波長范圍和角度范圍內(nèi)工作。不過，通過對薄膜設(shè)計的適當(dāng)優(yōu)化，可以在幾十甚至幾百納米的范圍內(nèi)工作。然而，這種寬帶偏振器不能實現(xiàn)窄帶偏振器(激光線偏振器)的非常高的性能，窄帶偏振器針對窄波長范圍進(jìn)行了優(yōu)化。圖3顯示了中等工作帶寬為50nm的示例。

圖3：基于 TiO₂/SiO₂的薄膜偏振片立方體的反射率，使用 RP Coating 軟件進(jìn)行設(shè)計，工作波段為600–650nm。

對于薄膜偏振器的涂層優(yōu)化，類似的數(shù)值技術(shù)可以用于設(shè)計寬帶分束器或二向色鏡，例如。

薄膜偏振器的一個優(yōu)點是它們可以制造出相當(dāng)大的尺寸，這對于晶體(雙折射)偏振器來說更加困難。因此，可以在非常高的峰值功率電平下使用激光脈沖來操作這種高功率或高能設(shè)備。