二向色镜(或双波段镜、双波长镜、二向色反射镜)是在两种不同波长下具有不同反射或透射特性的镜子——实际上就意味着两个波长区域的宽度是不那么大。规格是指经常使用的激光线,因此分色镜通常属于激光线光学类别。
还有三向色镜,在三种不同波长下具有确定的光学特性。
一些二向反射器用于宽带应用,有些只用于紫外光反射到某些应用但不反射这会导致被照射的物体不需要加热的红外光。类似的宽带设备被称为热镜或冷镜,这完全取决于它们是反射还是抑制热辐射。
二向色性与术语二向色性被两种可能所包含着。
在不同区域的表现:
- 在二极管泵浦激光器中,谐振腔中靠近激光晶体的二向色短通镜可注入泵浦光,而循环激光被反射近100%;
- 在腔内倍频的激光器中,二向色端镜可以耦合出谐波光,同时完全反射泵浦波;
- 在外部倍频的情况下,二向色镜可用作谐波分离器(见图 1),即作为一种波长相关的分束器;
- 在激光显微镜(荧光显微镜)中,分色镜可用于将荧光(包含图像信息)与泵浦光分开;
- 类似的情况发生在各种光谱方法中,例如拉曼光谱。
图1:使用分色镜作为谐波分离器。倍频光近100% 被反射,而大部分泵浦光被透射,尽管还会有百分之几会反射到输出端口。但大多数分色镜是介电镜,但也有多层结构由半导体材料组成的晶体镜。在这两种情况下,操作原理都是多层干涉涂层。
短通和长通反射镜
在电子学中,术语低通和高通滤波器很常见,其中“低”和“高”指的是频率。在光学中,更常见的是指波长,人们使用术语短通和长通镜。这里,短通镜(或短通镜)是一种在短波长处具有高透射率而在较长波长处具有高反射率的反射镜。它也可以称为高通滤波器(指光学频率)。
制造镜子使用高透射率波长和高反射率波长在一起具有一定的挑战性,如图 2 所示,它们需要更复杂的设计,并且还需要更高的涂层制造精度。
电介质镜的制造
大多数二向色镜被制成电介质镜,例如使用电子束沉积、离子束溅射 (IBS) 或离子辅助沉积 (IAD)。基于半导体的二向色镜采用外延技术制造,例如 MOCVD 或 MBE。
根据实际情况,所需层结构的设计可能基于分析考虑,随后要进行数值优化或完全基于数值优化,例如使用蒙特卡洛方法。在多数的情况下,涉及获得的光学特性所需的层数和所需的生长精度之间的折衷。
图 2: 二向色镜涂层的反射光谱,采用软件RP 涂料设计,在 800–950 nm 附近具有高透射率(低反射率),当然在 1064 nm 处是具有高反射率。
目前存在现象:
对于任何介质镜,反射光谱(反射率与波长)取决于入射角和(非法向入射)还取决于输入光的偏振。仅在有限的程度上,可以进行反射镜设计,使得在某些输入角范围内实现所需的二向色特性。
由于分色镜必须对至少一个感兴趣的波长透明,因此需要考虑基板材料的质量(例如传输损耗)和来自背面的反射。一种防反射涂层上的背面可以帮助减少这种反射,并且衬底的轻微的楔形形式经常可以消除残留的反射的影响。
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