非偏振分束鏡實驗觀測

非偏振分束鏡實驗觀測

Thorlabs實驗觀測：不同分束鏡性能比較

我們(men) 給出的是同一束光分別通過Thorlabs的分束片、分束立方體(ti) 和薄膜分束鏡後，偏振角、分光比和總功率的實驗室測量結果。雖然所有非偏振分束鏡功能相似，但是不同類型的分束鏡具有不同的性能。每種分束鏡與(yu) 其它類型相比，都有其優(you) 勢和劣勢。選擇合適的分束鏡是靈敏實驗係統的基本要求。我們(men) 將對三種常用非偏振分束鏡的光學參數進行完整的分析和對比。

我們(men) 的實驗使用HRS015穩定型HeNe激光器作為(wei) 光源。使用一線偏振片將激光光束的偏振軸設置為(wei) 45°，從(cong) 而使等量的S偏振光和P偏振光入射在分束鏡上。然後，將各分束鏡放置到光路中，並將分離的兩(liang) 束光入射到適當的探測器上。在該配置下，測量通過雷竞技竞彩底金的總功率、偏振態、分光比和入射角效應。

下方的曲線總結了三種分束鏡的測量結果。從(cong) 曲線中可以清楚地看出每種分束鏡的性能差異。左圖比較了通過每種分束鏡後的總功率。總功率為(wei) 分離的兩(liang) 束光的功率之和占輸入功率的百分比。分束片和薄膜分束鏡的性能非常類似，而分束立方體(ti) 則具有更大的吸收率。另外，左圖還說明總功率受入射角影響相對較小。中圖概括了每種分束鏡的輸出偏振角。通過立方體(ti) 的反射光和透射光的偏振角最為(wei) 接近，而分束片的兩(liang) 輸出偏振角差異最大。右圖是每種分束鏡的分光比的測量結果，分光比為(wei) 反射光和透射光占輸入功率的百分比。從(cong) 圖中可以看出，分束片具有最/理想的50/50分光比。

具有入射角的分束鏡的輸出光學特性

Ø平板分束鏡提供最佳的通光量和分光比，偏振角變化大。

Ø立方分束鏡提供足夠的通光量並保持偏振角，但分光比強烈依賴於(yu) 入射角。

Ø薄膜分束鏡提供最佳通光量，分光比和偏振角變化大。 將薄膜的一半與(yu) 另一半進行比較時，測量中存在空間相關(guan) 性。

背景

Ø非偏振分束鏡通常用於(yu) 將光束的功率分成兩(liang) 路。

Ø有多種分束鏡類型可用，包括立方體(ti) 、平板和薄膜配置，但很少提供有關(guan) 每種類型輸出光的光學特性的信息。

Ø在這裏，我們(men) 研究了空間和入射角對 50:50 立方體(ti) 、50:50 板和 45:55 薄膜分束鏡的通光量、分光比和輸出偏振的依賴性。

實驗設計

Ø穩定的 HeNe 激光器 (633 nm) 與(yu) 隔離器和線性偏振器對齊，方向為(wei) 45°，以提供等量的 S 和 P 偏振光。

Ø每個(ge) 1″分束鏡（立方體(ti) 、平板和薄膜）被分成四個(ge) 象限並安裝在一個(ge) 旋轉台上。

Ø兩(liang) 個(ge) 偏光器，一個(ge) 優(you) 化阻擋S偏振，一個(ge) 優(you) 化阻擋P偏振，用於(yu) 記錄分束鏡雙臂輸出的偏振光量。

Ø從(cong) 每個(ge) 象限內(nei) 的最佳入射角記錄的 -4°、2°、0°、2° 和 4° 角的帶和不帶偏振器的功率測量（見下圖）。

結果：立方體(ti) 和平板分束鏡的比較

Ø在這裏，我們(men) 根據入射角比較了 50:50 立方體(ti) 和 50:50 平板分束鏡的通光量、分光比和合成偏振角。

Ø平板分束鏡提供最佳通光量和接近預期的分光比，但會(hui) 改變偏振狀態。

Ø立方分束鏡提供足夠的通光量並保持入射光的偏振角，但分束比強烈依賴於(yu) 入射角。

結果：薄膜分束鏡

Ø在這裏，我們(men) 展示了與(yu) 45:55 (R:T) 薄膜分束鏡相同的測量結果。

Ø防護膜提供了最佳通光量，但分光比取決(jue) 於(yu) 入射角，並且兩(liang) 個(ge) 輸出的偏振角都旋轉。 還有跨越四個(ge) 象限的大範圍測量。

Ø我們(men) 還發現了測量值的空間依賴性，其中一半的防護膜提供了與(yu) 另一半不同的可重複測量值

實驗限製

Ø每個(ge) 象限隻記錄一次測量，我們(men) 假設各個(ge) 象限內(nei) 測量的空間依賴性最小。

Ø僅(jin) 測試單一波長（633 nm）的光。

Ø隻評估了一個(ge) 立方體(ti) 、平板和薄膜分束鏡，我們(men) 假設塗層批次之間沒有變化。

Ø隻測量偏振橢圓的旋轉，不測量偏振的線性度。

概括

Ø進行測量以評估通過 50:50 立方體(ti) 、50:50 板和 45:55 薄膜分束鏡傳(chuan) 播的光的通光量、分光比和偏振角，同時改變入射空間和角度。

Ø實驗結果表明：

Ø平板分束鏡提供了最佳的通光量和分光比，但觀察到偏振角發生了很大變化。

Ø立方分束鏡提供足夠的通光量並保持偏振角，但分束比強烈依賴於(yu) 入射角。

Ø薄膜分束鏡提供了最佳通光量，但觀察到分光比和偏振角有很大變化。 將薄膜的一半與(yu) 另一半進行比較時，測量結果也存在空間依賴性。

Ø這些結果表明，在選擇分束鏡類型時應考慮輸出光的光學特性。