摘要

許多光學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構有兩種，其中平板型結構因其構造簡單、性能穩定，廣泛應用于光學實驗和工業系統中。

本案例中，通過分別設計分光膜與減反射膜，并將其分別鍍制在平板基板的兩側，成功實現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。

應用場景

設計一個平板分光鏡，包含一個分光膜和一個減反射膜。使其在可見光范圍內、45° 入射條件下實現 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%，即應控制在 42%–58% 范圍內。

設計結果

  

設計結果如圖所示，在可見光范圍內、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，滿足設計要求。

設計流程

該分光膜的初始結構是四分之一波長膜堆。  

關于公式工具的更多信息:  Tutorial 02: Formula Tool

 

目標: 在 400–700 nm 波段內入射角0°時反射率達到50%

 

使用公式工具構建了上述膜系作為基礎結構，右圖展示了其在可見光波范圍內0°入射時的光譜。可以看出此時在的透射率不達標

關于優化的更多信息:  Tutorial 01: Optimization Workflow

  

優化后的膜系在 0° 入射下已滿足設計指標，但在 45° 入射時（黃色虛線），最大反射率超出設計要求 8%，因此后續仍需進行角度匹配調整。  

 

角度匹配后的分光膜已經滿足了設計指標。

關于角度匹配的更多信息:  Tutorial 03: Match Angle  

 

之前分光膜的設計基于理想情況，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。本設計中使用了已優化的可見光減反射膜。然而，由于該減反射膜是針對 0° 入射角優化的，在 45° 入射條件下（黃色虛線）減反效果較差，因此后續仍需進行角度匹配優化。

角度匹配后的減反射膜光譜如上圖所示。

關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，構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。