新型高效偏振光分束器的设计
一种新型偏振分束器的研制
一
种 新型 偏 振 分 束 器 的研 制
李香 华，刘永智 ，代志勇
（ 电子科技 大学 光 电信息学 院，四川 成都 ６ ０ ５ ） ｌ０ ４
摘
要
偏振分束器能将非偏振 光分成 两束 正交的线偏振 光。文章详 细的叙述 了具有 高消光比 、高透射 率
Ａ ｓ ａｔ Ｔ ｅｓ ｔｒ ｄｓ ｎａｄｆｂ ｃｔｎｍ ｔ０ ｆ ｏ ｒ ａ０ ｅ ｓｌｔ ｓ Ｐ Ｓ ｉ ｉ ｘ ｂｔ ｃ ｈ ｍｃ ｅ ｅｉ ｎ ｒ ａｏ ｅ ｄ０ ｐｌ ｉ ｔ ｎｂ锄 ｐｉｅ （ Ｂ ）ｗｔ ｈ ｈｅ— ｒ ｔ ｕ ｇ ａｉ ｉ ｈ ａｚ ｉ ｔｒ ｈ ｇ
接 近 ５ Ｂ。 ０ｄ
关键词
消光 比；透射率 ；偏振分束器 ；自聚焦透镜 Ｔ ２２ Ｎ ｏ 文献标识码 Ａ 文章编 号 １ｏ ７ ２ ｛０ ８ １ ｏ ４一 ４ ｏ ７— ８０ ２ｏ ）２一 ２ ｏ
中图分 类号
Ａ ｖ ｌＦａ ｒ ｃ ｔＯ ｅ ｈ ｄ ｆ ｒ Ｐ０ ａ ｉ ａ ｉｎ ａ ｌｔｅ ｓ ＮＯ ｅ ｂ ｉ ａ ｉ ｎ Ｍ ｔ Ｏ ０ ｌ ｒｚ ｔＯ Ｂｅ ｍ Ｓｐ ｉｔｒ
体积 小 ，便 于与其 它器件 封装在 一起 。
到约 ５ Ｂ Ｏｄ ，并且有较高的透射率约 ９％ ，从而减 ５ 少了光路的损耗 ， 具有非常大的应用潜力。
收稿 日期 ：２ ｏ －３ ｌ ０ ８０ 一 １ 作者简介 ：李香华（９ ７一） １７ ，女 ，硕 士研 究生。研 究方向 光 纤传感器 ，光电信 号处理 。
图 ３ ０ 双输 出棱 镜 结 构 设 计 Ｅ
石晶体是负单轴晶体 ，设它的两个主折射率分别为
插针 自聚 焦 透镜
pbs偏振分束器工作原理
pbs偏振分束器工作原理PBS偏振分束器是一种常用的光学器件，它能将入射光线按照垂直和水平方向的偏振方向分离出来。
它的工作原理是基于菲涅尔衍射原理以及偏振分光器的原理。
首先，我们来了解一下偏振分光器的工作原理。
偏振分光器是一种利用光的偏振特性将光线分离的器件。
一个典型的偏振分光器包括一个玻璃棱镜以及一些偏振片。
当入射光线经过玻璃棱镜时，因为不同偏振方向的光在玻璃棱镜中传播速度不同，导致不同偏振方向的光线会被分离出来。
这一分离效果可以通过添加偏振片来进一步增强。
PBS偏振分束器则是在偏振分光器的基础上进行改进而得到的一种光学器件。
它通常由两个平面后面的偏振片和一个玻璃棱镜组成。
玻璃棱镜用来将入射光线在垂直方向上分离，而两个后面的偏振片则用来将垂直方向上的光线按照偏振方向分离开来。
具体而言，偏振片的偏振方向应该与玻璃棱镜折射后的光线垂直方向相同。
这样，在光线经过偏振片时，偏振片只能透过和其偏振方向相同的光线，而无法透过垂直方向上的光线。
通过这种设计，PBS偏振分束器能够将光线按照垂直和水平方向的偏振方向分离出来。
这一性质使得PBS偏振分束器在许多光学应用中都得到了广泛的应用。
比如，在液晶显示器中，PBS偏振分束器能够将白光分离成红、绿、蓝三种光线，以便于显示不同的颜色。
在激光器中，PBS偏振分束器能够将激光器输出的光线按照垂直和水平方向进行分离，以便于进行精密加工和焊接等工艺。
总之，PBS偏振分束器是一种非常重要的光学器件，它能够实现光线的偏振分离，具有广泛的应用前景。
对其工作原理的深入理解，不仅可以帮助我们更好的了解光学器件的原理，也能够为光学应用领域的发展提供有益的参考。
偏振分束器pbs简单画法
偏振分束器(PBS)简单画法一、介绍在光学领域中，偏振分束器（Polarizing Beam Splitter，PBS）是一种能够将入射光分成两个具有不同偏振状态的光束的器件。
它广泛应用于激光系统、显微镜、光学仪器等领域。
二、PBS的工作原理PBS的工作原理基于偏振光的性质。
偏振光是指光波中的电场沿特定方向振动的光。
偏振光可以沿任意方向传播，但当它遇到一个偏振分束器时，只有与特定偏振方向相匹配的光可以通过。
PBS通常由一个玻璃体和一层金属或薄膜组成。
玻璃体可以是一段棱镜或一个平板，它用于引导和分束光。
金属或薄膜层用于实现对不同偏振状态光的分离。
当未偏振光正入射到PBS上时，它会被分成两个彼此垂直方向振动的偏振光。
一个偏振光沿着入射角的方向传播，被称为s偏振光（或TE波），而另一个偏振光则沿着与入射角垂直的方向传播，被称为p偏振光（或TM波）。
三、PBS的简单画法1. 步骤1: 准备材料•一个玻璃体（可以是棱镜或平板）•金属或薄膜（用于制作PBS的分束层）•一台激光器或光源•光学工具（如反射镜、透镜等）2. 步骤2: 精确定位将玻璃体放置在光路上，并使用光学工具将其固定在适当的位置。
确保入射光能够与玻璃体相交。
3. 步骤3: 制作分束层在玻璃体的一侧涂覆金属或薄膜，用于将偏振光分离成s偏振光和p偏振光。
这一步需要精确的工艺来确保分束层的质量和性能。
4. 步骤4: 调整角度旋转玻璃体，调整入射光的角度，以便能够正确地分离出偏振光。
通常需要通过试错的方法来找到最佳的角度。
5. 步骤5: 测试和优化使用激光器或光源照射PBS，观察光束的分离效果。
如果分离效果不理想，可以尝试调整角度或修改分束层的制作工艺。
四、PBS的应用1. 激光系统PBS广泛应用于激光系统中。
在激光器的输出端，PBS可以将激光分成两个偏振方向垂直的光束，用于实现不同的激光功率分配或激光束控制。
2. 显微镜在共聚焦激光扫描显微镜（Confocal Laser Scanning Microscopy，CLSM）中，PBS常用于分离和选择特定偏振方向的激光束。
ZEMAX光学设计：一个分束器(Beam Splitter)的设计
ZEMAX光学设计：一个分束器（Beam Splitter）的设计引言：分束器（Beam Splitter）可以在 ZEMAX 的序列模式或非序列模式下进行建模。
在序列模式下，可以利用ZEMAX的多重组态对折射和反射的光线追迹进行建模。
设计一个分束器。
（该设计来自ZEMAX自带实例）设计仿真：在系统通用对话框中设置孔径。
在孔径类型中选择“Entrance Pupil Diameter”，并根据设计要求输入“15.0”；在视场设定对话框中设置1个视场，Field Type为“angle”，如下图：在波长设定对话框中，选择0.550um一个波长，如下图：在LDE中输入初始结构参数，如下图：先查看此时的3D Layout：在第3面前后插入两个坐标断点，将其倾斜45°，此时的LDE如下图：再查看下3D Layout：默认情况下，所有表面都为圆形孔径。
要使分束器形状成立方体，需要在表面 2和表面6设置10×10的矩形孔径，在表面4设置一个 10×14.14的矩形孔径，如下图：查看此时的3D Layout：在3D Layout的设置对话框中勾选“Delete Vignetted（删除渐晕）”。
再次查看3D Layout：在表面4上放置理想的 50/50 涂层“I.50”，在表面2和表面6上放置“AR”涂层。
I.50是理想的50%透射镀膜，AR是四分之一波厚的MgF2减反射镀膜。
薄膜涂层的效果只有在计算或分析中考虑偏振效应时才能体现，即使涂层是理想的。
在像面上的透过率可以通过偏振分析/计算进行评估。
ZEMAX将使用偏振光线追迹来计算像平面上的透过率。
偏振光线追迹设置，如下图：偏振光线追迹的报告，如下图：从报告中，可以得到在像面上的总透过率约为0.4867。
偏振光线追迹考虑了所有损失机制：AR涂层的N-BK7表面，50/50分光和N-BK7体收，无论光线被追迹的波长如何，以及它与表面形成的任何角度。
双矩形纤芯光子晶体光纤偏振分束器
（ ａ ｕｔ ｆＳ ｉｎ ｅ Ｎｉｇ ｏ Ｕｎｖ ｒ ｔ ， ｉ ｇ ｏ ３ ５ １ ， ｈ ｎ ） Ｆ ｃ ｌ ｏ ｃ ｃ ， ｎ ｂ ｉｅ ｓ ｙ Ｎ ｎ ｂ １ ２ １ Ｃ ｉ ａ ｙ ｅ ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｏ ｔｅ ｉｅ ｒｎ ｅ ｃ ｅ ｆｃ ，ａ ｏ ｅ ｅ— ｏ ｅ ｈ ｔ ｎｃ ｒ ｓａ ｆｂ ｒ ｐ ｌｒｚ ｔｏ ｂ ａ ｓ ｄ ｎ ｈ ｂ ｒ ｆｉ ｇ ｎ ｅ ｆｅ ｔ ｎ ｖ ｌ ｄｕ ｌｃ ｒ ｐ ｏ ｏ ｉ ｃ ｙ ｔｌ ｉ ｅ ｏ ａ ｉａｉ ｎ ｅ ｍ
ｓ ｌｔ ｒ ｗｉ ｌ ｐ ｉａ ｉ ｏ ｅ ｎ ａ ｂ ｒ ｃ ｒ ｎ ｉｃ ｌｒ ａｒｈｏｅ ｎ ｔｅ ｒ ｓ ｆ ｃ ａ ｄｎ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ｐ ｉ ｅ ｔ ｅｌ ｔｃ ｌａｒ ｈ ｌ ｅ ｒ ｆ ｅ ｏ ｅ ａ ｄ ｃｒ ｕ ａ ｉ ｌｓ ｉ ｅ ｔｏ ｌｄ ｉｇ ｗａ ｒ ｐ ｓ ｄ． ｔ ｈ ｉ ｉ ｈ
Ｓｍｕａｅ ｔ ｈ ｅ —ｅ ｔｒｂ ａ ｐ ｏ ａ ａｉｎ ｍｅ ｏ （ Ｐ ， ｅ ｐ ｒｏｍａ ｃ ｆｔｅ ｓｌｔｒｗａ ｅｔ ｉ ｌｔｄ ｗｉ ｔｅ ｓｍｉ ｃｏ ｅ ｍ ｒｐ ｇ ｔ ｔ ｄ Ｂ Ｍ） ｔ ｅｆｒ ｎ ｅ ｏ ｐｉｅ ｓｔｓ ｈ ｖ ｏ ｈ ｈ ｈ ｔ
时 ， 离度仍 能 小 于一 ０ Ｂ， 隔 １ 具有 较 高 的 实际应 用价值 。 ｄ
关键 词 ： 振 分束 器 ； 光 子 晶体 光纤 ； 双 折射 ； 偏
中 图 分 类 号 ： Ｎ ５ Ｔ ２３ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１０ — ２６ ２ １ ）３ ０ ４ － ５ ０ ７ ２ ７ （０ ２０ — ７ ５ ０
晶体 光 纤偏振 分 束 器。用半 矢量 光束 传播 法（ Ｐ 数 值模 拟 了基模 情 形下 该偏振 分柬 器 的性 能 ， 果 Ｂ Ｍ） 结 表 明 ： 工作 波长 为 １５ ｍ， 纤长度 为 ｌ ５ ｍ 时 ， 个 纤芯在 ｘ、 在 ．５Ｉ 光 ｘ ９ｔ ６ ｘ 两 ｙ方 向偏 振 光 的 隔 离度 分 别达 到 了一 １３ｄ ４ ． Ｂ和一 ９１ Ｂ， 离度 小于一 ０ Ｂ 的 带宽超 过 了 ８ ｎ 达 到 了 良好 的偏 振 分束 性 能 。 同 ３ ．ｄ 隔 ｌｄ ０ ｍ， 时 ， 拟 了实际加 工误 差 对所设 计 的偏 振分 束 器的影 响 ， 出在 ｌ５ ｍ 的 工作波 长 下 ， 差达到 ± ％ 模 得 Ｉ ５ 误 ７
偏振分束器 光路
偏振分束器（PBS）是一种光学器件，用于将输入光分解成偏振正交的两束光。
在光环行器的工作原理中，偏振分束器起到了关键作用。
当光从端口1输入时，偏振分束器（PBS）将其分离成水平和垂直偏振光。
垂直偏振光被折射，并沿上面的光路传输，而水平偏振光则沿下面的光路传输。
这两束光分别进入法拉第旋转器和旋光板，它们的作用是将光的偏振面旋转45°。
这样，原来的垂直偏振光变为水平偏振光，反之亦然。
然后，这两束光被另一个偏振分束器合到一起，并从端口2输出。
这就是偏振分束器在光环行器中的光路作用。
此外，偏振分束器还可以反向应用，将两束从保偏光纤分支输入的正交偏振光束耦合到一根单模输出光纤中，因此也被称为偏振合束器（PBC）。
偏振分束器的工作原理是对入射光线进行分束，使出射光从垂直入射面和平行入射面两个振动方向输出的过程。
偏振分束器的实现技术包括光纤型偏振分束器和平面波导型偏振分束器。
光纤型偏振分束器又分为光子晶体光纤型、金属光栅型和双折射棱镜型等。
其中，双折射棱镜型是典型的偏振分束器。
总的来说，偏振分束器在光学系统中起到了关键作用，特别是在需要控制光的偏振状态和方向的应用中。
偏振分束器原理
偏振分束器原理偏振分束器是利用偏振镜和半透明镜的特性制作而成的，常常用于实现光的分光。
下面我们将以分步骤的方式阐述偏振分束器原理。
1. 偏振镜的作用偏振镜是一种光学元件，能够选择出单向振动方向的光线。
当光线经过偏振镜时，偏振镜只允许光线振动方向在特定方向上的光通过，而将垂直于该方向上光线振动方向的光全部吸收掉，这种光学效应被称为偏振效应。
2. 半透明镜的作用半透明镜是一种具有折射和反射双重功能的光学元件。
当光线垂直射向半透明镜时，半透明镜既可以兼具反射和透射的功能，从而将光线分成两路。
这种光学效应被称为半透明效应。
3. 偏振分束器的构造偏振分束器由两个偏振镜和一个半透明镜组成。
光线首先经过一个偏振镜，然后再经过一个半透明镜。
半透明镜将光线分成两路，其中一路透过半透明镜，而另一路被半透明镜反射。
经过反射之后，这路光线又经过了第二个偏振镜。
由于第二个偏振镜的方向与第一个偏振镜的方向不同，因此只有通过了第一个偏振镜的同样方向振动的光线才能通过第二个偏振镜。
4. 偏振分束器的应用偏振分束器的主要应用是将光线分成两路，实现光的分光。
在医学、化学、生物学等多个领域中，经常需要对不同颜色的光线进行分离和分析。
而偏振分束器可以根据光线的振动方向将光分成两路，从而实现颜色分离的效果。
同时，由于偏振分束器的结构紧凑，体积比较小，在实际应用中非常方便。
总之，偏振分束器原理是利用偏振镜和半透明镜的特性制作而成的，主要用于光的分光。
它具有结构紧凑、操作方便等特点，在医学、化学、生物学等多个领域中被广泛应用。