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文檔簡介

課堂論題十全介質(zhì)規(guī)則膜系在光學薄膜器件中的重要性

1)反射鏡、激光諧振腔(LH)S

2)中性分束鏡G/(HL)8/G、G/2LHLHL/A3)截止濾光片

4)帶通濾光片

G/(HL)m2H(LH)m/A

G/(HL)m2H(LH)2mL2H(LH

)m/G

A/LHLH760LHLHLHLH760LHLHLHLH760LHLHL/A

中心波長的意義;間隔層厚度的意義;間隔層個數(shù)的意義;膜層數(shù)的意義。12.6(7)偏振分光膜和

消偏振薄膜第2章光學薄膜膜系設(shè)計及其應(yīng)用22-6偏振和偏振薄膜(1).ARcoatingGHLA

λmin

Rmin/%RS/%RP/%00550nm0.990.990.99300520nm0.9990.811.19450480nm1.10.391.81600440nm2.280.084.481.薄膜的偏振效應(yīng)3(2)(LH)9stack

λmax

RmaxRs-maxRp-max

Δλs

Δλp00550nm0.99940.99940.9994480-650480-650300530nm0.99920.99970.9987440-630460-620500510nm0.99840.99990.9969430-620450-590600500nm0.99300.99990.9864390-600430-5504利用光的偏振效應(yīng)實現(xiàn)50/50中性分光。原理:①當入射角滿足布儒斯持角條件時,即tgθ=nH/

nL

,

②當膜層數(shù)增加到足夠多時,

依此,當自然光入射時,在一定的波長范圍內(nèi),得到50/50的透射和反射率比,

既可以作為良好的中性分光鏡,也可以用作偏振度很高的薄膜偏振器件。

2.6.1偏振分束膜1.立方棱鏡的偏振分光膜——布儒斯特角原理

5偏振分光棱鏡的結(jié)構(gòu)就是在膠合面鍍制HL多層膜。6根據(jù)布儒斯特角條件和折射定律確定膜層材料、光線入射角和棱鏡材料。棱鏡偏振分光鏡的設(shè)計:7立方棱鏡偏振分光鏡的設(shè)計方法有兩種:1.選定棱鏡的折射率ns,根據(jù)上式計算棱鏡應(yīng)有的角度θs;2.選定棱鏡的角度(θs=45°),然后計算棱鏡應(yīng)有的折射率。在給定nH和nL的情況下,就可以確定出膜層內(nèi)的折射角θH和θL,1.例如:nH=2.35,nL=1.35,ns=1.52,根據(jù)上式計算棱鏡應(yīng)有的角度θs=50.5°2.例如:nH=2.35,nL=1.35,θs=45°,則,ns=1.66。8中心波長處的反射率為:m為膜層的層數(shù),并假定為奇數(shù)。S-偏振光高反射區(qū)域的半寬度為:910在基于布儒斯特角入射的棱鏡偏振鏡中,各介質(zhì)的P-偏振光的有效折射率都是相同的,其間不存在界面,因而P-偏振光有高的透射并不是干涉的結(jié)果(不產(chǎn)生干涉).

平板偏振分光鏡是基于薄膜材料的P-偏振和S-偏振的有效折射率不相等這一條件設(shè)計的,P-偏振光的高透射率是通過干涉效應(yīng)實現(xiàn)的.因此它們的工作波段比較窄,優(yōu)點是選擇基片和薄膜材料有較大的靈活性.這種干涉型偏振鏡的基本結(jié)構(gòu)是長波通濾光片G(0.5HL0.5H)SA。當然,干涉型偏振分光鏡也可以采用用膠合棱鏡。

2.平板型偏振分光膜1112原理:當入射光的波長遠大于柵距時,入射光中的電矢量E垂直于線柵的偏振光透過線柵,而電矢量E平行于線柵的偏振光則被線柵反射。

金屬柵偏振器的主要優(yōu)點是:工作波段很寬;全波段內(nèi)偏振性好;線柵用良導體制成,吸收可以忽略,抗光損傷閾值高。所以,金屬線柵偏振器是中,遠紅外區(qū)較理想的偏振器。3.金屬柵偏振分光鏡1314顯然:①對獨立的單層膜來說,Δn永遠大于1,單層膜不可能消偏振;②對確定的n0和n,Δn隨入射角θ0的減小而降低,即入射角越小,偏振分離越?。虎蹖τ诖_定θ0和n,Δn隨入射介質(zhì)n0增大而增大,偏振分離也越大;因此,①消偏振只能對膜層與周圍介質(zhì)組合、或多層膜系來實現(xiàn);②封閉在膠合棱鏡中膜層的偏振效應(yīng)更嚴重。2.7消偏振膜系

在許多光學系統(tǒng)中,偏振效應(yīng)將帶來偏振像差。因此,消除偏振效應(yīng)在許多光學系統(tǒng)中是必須的。

產(chǎn)生偏振效應(yīng)的原因是有效光學導納的分離。定義s和p偏振分量有效導納的偏振分離量為:152.7.1單波長消偏振由于①多層膜系的偏振效應(yīng)來源于光學導納的偏振分離,②多層膜系的光學導納是膜層厚度的復(fù)函數(shù),③多層膜系的光學導納色散非常嚴重,所以多層膜系的光學導納的偏振分離量很難用一個顯函數(shù)表達。也就很難在寬波段實現(xiàn)消偏振設(shè)計。目前,大多數(shù)消偏振設(shè)計都是針對光學導納能夠明確用顯函數(shù)表達的特殊波長進行的。所謂消偏振就是使光學導納的偏振分離量ΔY=1。

應(yīng)當注意的是:一個完整的消偏振設(shè)計,既需要對膜系進行,也需要對入射介質(zhì)和基底介質(zhì)進行。162.7.2寬波段消偏振1.“金屬-介質(zhì)”組合膜系例:G/HmetalH/G其中metal——AgRsRpG|1.18HAg(19.2nm)0.82L0.02M|AH:ZnS,L:MgF2,M:Al2O3G:K917如圖示,位于棱鏡膠合面的單層介質(zhì)膜,當折射率滿足,且光線以等于或大于全反射臨界角入射時,

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