【正文】 00 1000 1200024681012Reflectance (%)Wavelength (nm)300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200024681012Reflectance (%)Wavelength (nm)200 400 600 800 1000 120002468101214Reflectance (%)Wavelength (nm)113 干涉濾光片 ?結(jié)構(gòu)及理論分析 ?FP腔 ?干涉帶通濾光片的類型 ?其它濾光片類型 ?窄帶和超窄帶濾光片 ?寬帶和超寬帶濾光片 ?長通和短通截止濾光片 114 膜系結(jié)構(gòu)： ???GLRRGGHRRG/2//2/????2112212111 iiiieReTerett????????212121s i n4)1( ?RRTT???01 ??? ??， ???? c os20 nd?115 當(dāng) , 時， ?? k21 ? ?? m?02121ma x )1( RTT??當(dāng) 1?? RT 時， 1m a x ?T當(dāng) ART ??? 1 時， 211m a x)1(1TAT??116 干涉濾光片 ?干涉帶通濾光片的類型 ?金屬濾光片： G/M2LM/G ?透導(dǎo)濾光片 G/(HL)mHXLMXLH(LH)m/G ?電介質(zhì)濾光片： G/(HL)m 2H(LH)m/G 117 干涉濾光片的實例 118 雙腔濾光片 , 膜系結(jié)構(gòu)： G/(HL)^8H 2H H(LH)^8 L(HL)^8H 2H H(LH)^8 119 薄膜的偏振和消偏振特性 ?薄膜起偏振原因 ?偏振分光設(shè)計 ?棱鏡型 ?平板型 ?雙折射多層膜 ?消偏振設(shè)計 120 傾斜入射起偏振實例 121 兩種偏振態(tài)光波分離原因： 等效導(dǎo)納發(fā)生變化 正入射 傾斜入射 n?cosn?cos/n)c o s (2 ???? nd?nd??? 2?p偏振 s偏振 傾斜入射起偏振原因 122 圖 1，圖 2分別表示入射介質(zhì)分別為空氣、玻璃（ n=）時 不同材料的 p, s光修正導(dǎo)納隨入射角度變化的情況 圖 1 圖 2 123 為了對兩種不同材料滿足布儒斯特角條件，P光等效折射率必須相等： HHLL nn ?? c osc os ?同時由折射定律： 0 0 H H L Ln sin θ n sinθ n sinθ L? ? ?可以得到： 22L2H Lnn ??? ??棱鏡型偏振分光設(shè)計 124 空氣中入射角度為 0176。 時的光譜曲線 空氣中入射角度為 13176。 度時的光譜曲線 棱鏡型偏振分光設(shè)計 125 空氣中入射角度為 13176。 時的光譜曲線 實物圖片 及光路傳輸 棱鏡型偏振分光設(shè)計 126 ???????????? ?LLHHLLHHs nnnng????? c osc osc osc oss i n2 1???????????? ?LLHHLLHHp nnnng????? c os/c os/c os/c os/s i n2 1工作波區(qū)為： ps gg ???平板偏振膜 127 1010 1020 1030 1040 1050 1060 1070 1080 1090 5101520253035404550556065707580859095NM% T 1 0 6 4 . 0 , 9 9 . 1 3 91 0 6 4 . 0 , 0 . 1 4 0 7 3 平板偏振膜實例 128 雙折射薄膜實現(xiàn)起偏 0 .9 1 .0 1 .1 1 .2 1 .3020406080100 p pola riz ation s pola riz ation Transmittance (%)? ( ? m)p偏振分量膜系結(jié)構(gòu)為 (2H2L)^11 2H 2L H/ ?? pHo nn?? sHe nn?? pLo nn?? sLe nn129 薄膜消偏振設(shè)計 ?利用入射介質(zhì)、膜層和基片組合設(shè)計 ?利用吸收膜系實現(xiàn)消偏振分光鏡設(shè)計 ?利用受抑全反射原理設(shè)計大角度下消偏振設(shè)計 ?利用薄膜雙折射特性實現(xiàn)消偏振設(shè)計 ?利用計算機優(yōu)化程序進行設(shè)計 130 利用入射介質(zhì)、膜層和基片組合 222002/ c os 1 1si nc os c os ( 1 )psnnnnn? ??? ? ?? ? ? ? ? ?定義偏振分離量 為： 對于 (H/2LH/2)組合，在 20?? ?若低折射率的值是高折射率值的三次方時，該膜層組 合在該波長處無偏振分離 處 /p H H LsEE n n nE? ? ? ? ? ?131 吸收膜系實現(xiàn)消偏振分光鏡設(shè)計 光波在介質(zhì)中的傳播是橫波，但光波在金屬中就不再是純橫波 ，它還有一部分是縱波，因此偏振效應(yīng)比較小， 并且金屬膜的中性好，所以采用介質(zhì) 金屬 介質(zhì)消偏振膜系比全介質(zhì)消偏振薄膜具有更優(yōu)良的特性。 金屬膜 P偏振反射率最小值可近似表示為： 純 AG反射率和波長關(guān)系曲線 (Ag) 132 吸收膜系實現(xiàn)消偏振分光鏡設(shè)計 其次是設(shè)計 Ag膜兩側(cè)得匹配膜系，銀膜兩側(cè)介質(zhì)材料相同，入射角相同，對于同一厚度的銀膜來說，介質(zhì)折射率越高，偏振效應(yīng)越小。 AG+匹配介質(zhì) 反射率和波長關(guān)系曲線 (ZnS Ag ZnS) 133 一般為了進一步減少偏振效應(yīng)，需要插入中間折射率材料，比如選用 MgO, MgF2材料，然后采用 Needle方法進行數(shù)值優(yōu)化，一個 12層膜系設(shè)計結(jié)果如下（ 45176。 入射）： 134 利用受抑全反射原理設(shè)計 大角度下消偏振 0? 11 , dn0n0nR T棱鏡中單層膜的反射 ???????????????39。39。12239。39。1239。39。12239。39。12239。39。1239。39。122)(4)()(4)(??????shdcchshdcRshdcchshdcRpppppsssss發(fā)生 FTIR時， ???????????39。39。1239。39。12239。39。1239。39。1224)(4)(????chshdcRchshdcRpppsss135 設(shè)計實例 400 500 600 70005101520253035404550556065707580859095100d 1 =40 n md 1 =60 n mRsRpRpRsReflectance/%w a v e l e n g t h / n mRpRsd 1 =90 n m d1取不同厚度值時的 p, s兩種偏振光的反射率曲線 (n0=、 n1=，入射角度為 45176。 ) 400 500 600 70005101520253035404550556065707580859095100d 1 =40 n md 1 =70 n mRSRSRpRpReflectance/%w a v e l e n g t h / n mRpRSd 1 =12 0 n md1取不同厚度值時的 p, s兩種偏振光的反射率曲線 (n0=、 n1=，入射角度為 45176。 ) 136 400 450 500 550 600 650 700020406080100Reflectance/%w a v e l e n g t h / n mRpRs入射角度為 45176。 時設(shè)計結(jié)果，其中 nA=n0= nB= 400 450 500 550 600 650 700020406080100Reflectance/%w av el en g t h/nmRpRs入射角度為 62176。 時設(shè)計結(jié)果，其中 nA=n0= nB= 137 雙折射薄膜消偏振設(shè)計 ?消偏振薄膜設(shè)計思路 ?消偏振薄膜設(shè)計實例 ?分束薄膜 ?截止濾光片 ?帶通濾光片 ?寬帶增透薄膜 …… 138 正晶體 光軸 eo nn ?n0 ng ki ko ke θ0 θo θe 在這種特殊情況下 ， 兩種偏振態(tài)光波分離 ， 且在界面均遵守 Snell定律 界面 1 界面 2 )/s ina r c s in ( 00 oo nn ?? ?)/s ina r c s in ( 00 ee nn ?? ?折射率 折射角度 onenp : s : 消偏振薄膜設(shè)計思路 139 如同各向同性薄膜，在消偏振分截止濾光片及帶通濾光片中經(jīng)常利用高低折射率交替膜堆 HL…H 基底 H折射率層 H折射率層 L折射率層 ),( pHsH nn),( pLsL nn140 )c os (2 pLLpLpL dn ???? ?正入射 斜入射 H層 sHn pHn sHsHn ?cossLsLn ?cospHpHn ?cos/pLpLn ?cos/sLn pLn)c o s (2 sHHsHsH dn ???? ?)c o s (2 pHHpHpH dn ???? ?HsHsH dn??? 2?HpHpH dn??? 2?LsLsL dn??? 2?LpLpL dn??? 2?L層 )c o s (2 sLLsLsL dn ???? ?141 對于兩種偏振態(tài)，高低折射率比值分別為： sLsLsHsHnn??c o sc o spHpLplpHnn??c osc oss偏振光 p偏振光 為了實現(xiàn)消偏振薄膜設(shè)計，必須滿足下列方程： ??pHpLplpHnn??c osc os ?sLsLsHsHnn ??co sco spH?cos pL?cos??sHpHsHnn ?cos sLpLsLnn ?cos?因此，折射率調(diào)整須滿足： pHsH nn ? pLsL nn ?142 405060708090100 p polarization s polarization Transmittance (%)Wavelength ? ( ? m)對于 p偏振光，膜系的結(jié)構(gòu)為 (HL)^15 H/ ?pHn?sHn?pLn?sLn45?消偏振分束薄膜 . Qi, . Hong, K. Yi, . Shao, . Fan, “Nonpolarizing beam splitter design”, Europhysics Letters, 2022, 67 (5): 859865 143 020406080100 p polarization s polarization Transmittance (%)Wavelength ? ( ? m)對于 s偏振光波，薄膜結(jié)構(gòu)為 ： (HL)^11 45?消偏振截止濾光片 ?pHn?sHn?pLn?sLn144 對于 p偏振光，膜系為： (HL)^10 H 2L (HL)^10 H L (HL)^10 H