RP 系列激光分析设计软件 | 薄膜偏振器

薄膜偏振器是一种基于多层介质涂层干涉效应的光学偏振器。这种涂层通常放在玻璃板上。(不需要像在各种其他类型的偏振器中那样的双折射光学材料。)。在一定的入射角范围内，获得了强烈的偏振相关反射率。(基本上总是，s偏振光被反射，p偏振光被传输。)。设计薄膜偏振器通常很方便，使其可以在45°的入射角下工作，从而获得角度变化为90°的反射光束。不过，其他入射角也是常见的。

薄膜偏振片的种类很多，涉及到不同的光学制备工艺和具有实际应用价值的各种性能：

平板偏振器(图1)仅由镀膜玻璃板组成。这种设计通常是这样设计的，即入射角在布鲁斯特角处是必不可少的。以此方式，容易避免背面的透射光的反射损失。对于其他入射角度，如45°(通常很方便)，背面需要防反射涂层，而正面的层结构设计也可能更加困难。

图1:一种在布鲁斯特角附近工作的平板偏振器，在顶面有反射涂层，在底面没有涂层。

也有偏振立方体(图2)，它是通过涂覆一个45°棱镜并在其上粘合另一个45°棱镜而获得的，从而得到一个立方体。通常，输入面和输出面都会获得减反射膜。常用的麦克尼尔立方体设计的基本思想是通过在所有内部界面具有布鲁斯特角来消除对p偏振的反射。通过简单的布拉格镜设计，可以很容易地获得高反射率的s偏振，而不会对p偏振引入明显的反射。布鲁斯特角条件要求选择具有合适折射率的衬底材料(对于给定的涂层材料)。这种设计在很大的波长范围内都能很好地工作，但只能在很窄的角度范围内(通常是几度)。

在 MacNeille 设计之外的其他偏振立方体设计中，不满足布鲁斯特角条件，而是使用干涉效应来抑制p偏振的反射。这样的干涉偏振器通常仅在窄的波长范围内工作良好，但在所用材料方面具有更大的灵活性。

偏振立方体的粘结界面使纳秒激光脉冲的光学损伤阈值降低到1J/cm2量级。粘结与光学有关的无环氧偏振立方体，不需要胶合剂，可以承受数倍高的光通量。

图2:基于两个45°棱镜之间薄膜涂层的偏振立方体。

由于多层膜中的干涉效应与波长有关，薄膜偏振器只能在有限的波长范围和角度范围内工作。不过，通过对薄膜设计的适当优化，可以在几十甚至几百纳米的范围内工作。然而，这种宽带偏振器不能实现窄带偏振器(激光线偏振器)的非常高的性能，窄带偏振器针对窄波长范围进行了优化。图3显示了中等工作带宽为50nm的示例。

图3：基于 TiO₂/SiO₂的薄膜偏振片立方体的反射率，使用 RP Coating 软件进行设计，工作波段为600–650nm。

对于薄膜偏振器的涂层优化，类似的数值技术可以用于设计宽带分束器或二向色镜，例如。

薄膜偏振器的一个优点是它们可以制造出相当大的尺寸，这对于晶体(双折射)偏振器来说更加困难。因此，可以在非常高的峰值功率电平下使用激光脉冲来操作这种高功率或高能设备。