偏振分光膜和消偏振薄膜
光学零件薄膜的分类方法
光学零件薄膜的分类方法光学零件薄膜是光学器件中重要的组成部分，广泛应用于光学仪器、光电子器件、光通信等领域。
根据其性质和功能的不同，光学零件薄膜可以分为多种类型，下面将从不同的角度对光学零件薄膜进行分类。
一、按照光学性质分类1. 反射膜：反射膜是将光线反射的薄膜，常用于镜片、反射镜等光学器件中。
其主要作用是将光线反射到特定的方向，具有高反射率和低散射率的特点。
2. 透射膜：透射膜是将光线透过的薄膜，常用于滤光器、透镜、光学滤光器等器件中。
透射膜可以根据需要实现特定波长的透射或滤波功能，具有高透射率和低反射率的特点。
3. 偏振膜：偏振膜是具有选择性透射或反射特定偏振方向光线的薄膜，常用于偏振片、偏振镜等器件中。
偏振膜可以将自然光中的非偏振光转化为偏振光，或者将特定偏振方向的光线滤除，具有良好的偏振效果。
二、按照薄膜材料分类1. 金属膜：金属膜是利用金属材料制备的薄膜，常用的金属包括铝、银、镀金等。
金属膜具有良好的导电性和反射性能，广泛应用于反射镜、反射板等光学器件中。
2. 介质膜：介质膜是利用非金属材料制备的薄膜，常用的材料包括二氧化硅、氮化硅、氧化铝等。
介质膜具有良好的光学性能和机械性能，广泛应用于滤光器、透镜、偏振片等光学器件中。
三、按照功能分类1. 抗反射膜：抗反射膜是通过在薄膜表面形成一层或多层特殊结构来减少反射，提高透射率的薄膜。
抗反射膜广泛应用于光学镜片、太阳能电池板等器件中，可以减少光的损失，提高光能利用效率。
2. 增透膜：增透膜是通过在薄膜表面形成一层或多层特殊结构来增加透射，提高透射率的薄膜。
增透膜广泛应用于透镜、显示屏等器件中，可以增强透射光的亮度和清晰度。
3. 分光膜：分光膜是将入射光按照不同波长进行分离的薄膜，常用于光谱仪、分光计等光学仪器中。
分光膜可以根据需要将入射光分为不同的波长，实现光谱分析和光学测量。
四、按照制备方法分类1. 蒸发膜：蒸发膜是利用蒸发技术将材料蒸发沉积在基底上形成的薄膜。
宽波段7：3消偏振分光膜的设计及镀制
ｗｉ ｔ ｈ ７ ｔ ｏ ３ ｉ ｎ ａ ｗｉ ｄ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ
高 晓 丹
（ 武汉 东湖 学院 电子信 息工程 学 院 ， 湖 北 武汉 ４ ３ ０ ２ １ ２ ） 摘 要 ：分光膜 在倾 斜使 用 时会存 在较 强的偏 振 效应 ，通常 采 用各 种措 施 来减 小这种偏 振 效应 的影
响， 但 基本 上 只能在 单一 波长 或较 窄波段 范 围内实现 消偏振 分光 ， 其 波段 范 围几乎 不超过 ５ ０ ｎ ｍ。根 据 设 计要 求运 用解析 法设 计 出一 个合 适 的初 始膜 系 ， 再在 所 设计 的初 始 膜 系基础 上 ， 运用 Ｔ Ｆ Ｃ ａ ｌ ｃ膜 系设 计软件 采 用解析 法 、 Ｎ ｅ ｅ ｄ ｌ ｅ和 变尺度优 化 法综合 设 计 了 ４ ５ 。 入射 ｌ ２ ６ ０ ～ ｌ ３ ６ ０ ａ ｍ 波段 ７ ： ３消偏振 分光 膜 ， 分析 了该设 计膜 系的监控 曲线 以评 价其 可镀 制 性 ， 并 采 用德 国莱 宝 Ａ Ｐ Ｓ １ １ ０ ４型镀 膜机 对 所
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｓ ｉ ｎ ｅ ｖ ｉ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｗｈ ｅ ｎ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ — ｓ ｐ ｌ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｉｌ ｍ ｉ ｓ ｔ ｉ ｔ ｌ ｅ ｄ．Ａｎ ｙ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｕ ｓ ｕ ａ ｌ ｌ ｙ ｔ ａ ｋｅ ｎ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ，ｂ ｕ ｔ ｏ ｎ ｌ ｙ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｒ ｖ ｅ ｒ ｙ ｎ ａ ｒ ｒ ｏ ｗ ｓ ｐｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｎ ｏ ｎ－ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｌ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｗａ ｓ ａ ｌ ｍｏ ｓ ｔ ｎ ｏ ｍｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ５ ０ ｎ ｎ ｑ ．Ａｎ ｉ ｎ ｉ ｉ ｔ ａ ｌ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｉｏ ｔ ｎ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｈｅ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ，Ｔｈ ｅ ｎ，ｔ ｈｅ ｉ ｎ ｃ ｉ ｄ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｗｉ ｈ ｔ ４５ 。ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ — ｓ ｐ ｌ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉｌ ｆ ｍ ｆ ｒ ｏ ｍ ｌ ２ ６ ０ ｎ ｍ ｔ ｏ １ ３ ６ ０ ｎ ｍ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｌ ａ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ． ｎ ｅ ｅ ｄ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｖ ａ ｉａ ｒ ｂ ｌ ｅ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｏ ｐ ｉ ｔ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｉ ｎ ｉ ｉａ ｔ ｌ ｆ ｏ ｍ ｕ ｒ ｌ ａ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎｇ ＴＦ Ｃａ ｌ ｃ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ
全介质三波长消偏振平板型分光膜的设计
第19卷 第4期强激光与粒子束Vol.19,No.4 2007年4月H IG H POWER LASE R AND PARTIC LE BEAMS A pr.,2007 文章编号: 1001-4322(2007)04-0629-04全介质三波长消偏振平板型分光膜的设计＊王文梁1,2, 熊胜明1, 张云洞1(1.中国科学院光电技术研究所,成都610209; 2.中国科学院研究生院,北京100039) 摘 要: 利用Needle合成法与Co njug ate g radua te精炼法,并基于T helen和Costich的理论选择初始膜系的材料和结构,设计了532,633和1315nm三波长消偏振平板型分光膜。
结果表明,此膜系在(532±10),(633±10)和(1315±10)nm范围内的偏振分离都非常小。
对于532,633和1315nm3个波长位置的消偏振要求,入射角的合理变化范围可以是45±2°。
关键词: 全介质; 三波长; 消偏振; 平板型分光膜 中图分类号: O484 文献标识码: A 分光膜是光学仪器中的基本元件,有着广泛的应用。
分光膜一般有两种结构:平板型和胶合棱镜型,入射角是45°。
当分光膜用于光线倾斜入射时,不可避免地会产生偏振效应。
可以利用偏振反应来设计偏振分光膜[1],但在许多实际应用的场合里又希望能够消除偏振效应。
设计与制造消偏振分光膜需要解决材料固有的偏振分离的基本属性。
理想的消偏振分光膜,应该在一个较大的波长范围内,使S偏振光和P偏振光具有相同的反射率和透射率特性,使入射角具有一个合理的范围,而且没有吸收。
金属材料相对于全介质材料,具有比较小的偏振效应。
因此,采用包括金属层的多层膜设计能在较大的波长范围内使S偏振光和P偏振光具有近似相同的特性[2-5],但存在金属材料的强烈吸收。
为解决薄膜的消偏振问题,曾经有过大量的研究工作。
可见光消偏振介质分光薄膜的研制
可见光消偏振介质分光薄膜的研制分光膜被广泛应用在各类的光电仪器、激光、光电显示设备和光存储等领域，并在分束镜应用中起到了至关重要的作用。
通常情况下分束镜总是倾斜着使用，它能方便地把入射光分离成反射光和透射光两部分。
在可见光范围内，透射和反射比为50/50的中性分束镜最为常用。
当分光膜用于光线倾斜入射时，不可避免地会产生偏振效应，可以利用偏振效应来设计偏振分光膜。
理想的消偏振分光膜，应该在一个较宽的波段范围内，使S偏振光和P偏振光具有相同的反射率和透射率，使入射角具有一个合理的范围，而且没有吸收。
Doak和Costich较早提出消偏振理论，但是可选择的工作波长和薄膜材料受到限制，而且工作波长和入射角的范围都非常有限，没有达到理想的消偏振效果。
该文利用Global Optimization和Needle合成法，设计并研制了在可见光范围420～680nm波段与40°～50°角度变化的介质消偏振分光膜。
1 膜系设计与材料选择1.1 偏振理论式中和分别为光在入射介质和膜层中的入射角，和分别为入射介质和膜层的折射率。
由此容易看出，（1）式是一个恒大于1的量，因此一个单层膜必然有偏振分离，其中。
对于一个确定的入射角而言入射介质折射率愈高，偏振分离也愈大，因而封闭在胶合棱镜中的膜层的偏振效应更为显著。
当时，，在波长位置将没有偏振分离。
1.2 高低折射率材料的选择在可见光波段常用的高折射率材料有Ta2O5、TiO2、Ti3O5、ZrO2，可选择的低折射率材料有SiO2和MgF2，由于材料折射率的色散强度随波长改变的特点，需要选择合适的镀膜材料，经过实验测试得到几种材料的折射率色散曲线如图1所示。
由图1可知，TiO2的折射率要高于Ta2O5的折射率，通过实验发现Ta2O5材料的镀制工艺没有TiO2稳定，故选择TiO2为高折射率材料。
这里为位相厚度，、分别为高低折射率材料的折射率，当为TiO2、为SiO2时当。
可见光消偏振介质分光薄膜的研制
这 里 为 位 相率 材 料 的 折 射
率 ， 当
为 Ｔｉ ０， 、ｎ Ｌ为 Ｓ ｉ ０， 时 当 ５＝（ ２ 丌／ ） Ｃ Ｏ Ｓ ０ 。当
Ｅ Ｅ
对６ ９ ０ ｎ ｍ半 导 体 激 光 器 的 应 用 产 生 促 进 作 用 。 例如 ： 高 速 计 算 机 网、 航 空 电子 系 统 、 卫 生 通 讯 网 高 清 晰 度 闭路 电视 网等 。 其 他 应 用
社 ， ２ ０ ０ ６ ： ２ ０ －３ ６ ．
由上述理论可知当△
ｌ 时， 舶 ＝√ ３ 耽 ， 在 ＝ ／ ２波长
【 ３ ］孔 明 东 ， 李瑞洁． 光 学 平板 偏 振 分 光镜 对 称 膜 系的 优 化设 计 ［ Ｊ ］ ．
强 激 光 与粒 子 束 ， ２ ０ ０ ０ ， ｌ ２ （ １ ） ： ６ １ －６ ４．
～
种医疗应 用等。
／ 一
， ｜ Ｌ ｒ ｌ Ｈ ｒ ｜ Ｌ
≈２
．
０ ０ ６ ８ ； 当ｎ Ｈ 为Ｔ ｉ ｅ， 、 工 为 Ｍｇ Ｆ 时， 等 效折 射 率
一 一
｝
Ｅ
～
Ｅ
ｎＬ
Ｅ Ｅ ｎ Ｈ
参考 文献
［ １ 】Ｆ ｅ ｎ ｇ Ｊ ， Ｚ ｈ ｏ ｕ Ｚ．Ｐｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ａ ｍ ｓ ｐ ｌ ｉ ｔ ｔ ｅ ｒ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｂ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ
一
差＜０ ． ８ ％。 并 实 现 了 介 质分 光 膜 的 消偏 振 效 果 ， 由于 采 用 的 材料 都 是介 质材 料 ， 吸收 基 本 可 忽 略 ， 则 两 个 分量 的透 射 率 特 性也 基本 相
分光膜
分光膜根据一定的要求和一定的方式把光束分成两部分的薄膜。
分光膜主要包括波长分光膜、光强分光膜和偏振分光膜等几类。
波长分光膜又叫双色分光膜，顾名思义它是按波长区域把光束分成两部分的薄膜。
这种膜可以是一种截止滤光片或带通滤光片，所不同的是，波长分光膜不仅要考虑透过光而且要考虑反射光，二者都要求有一定形状的光谱曲线。
波长分光膜通常在一定入射角下使用，在这种情况下,由于偏振的影响，光谱曲线会发生畸变,为了克服这种影响，必须考虑薄膜的消偏振问题。
光强分光膜是按照一定的光强比把光束分成两部分的薄膜，这种薄光学薄膜膜有时仅考虑某一波长，叫做单色分光膜；有时需要考虑一个光谱区域叫做宽带分光膜；用于可见光的宽带分光膜，又叫做中性分光膜。
这种膜也常在斜入射下应用，由于偏振的影响，二束光的偏振状态可以相差很多,在有些工作中，可以不考虑这种差别,但在另一些工作中（例如某些干涉仪），则要求两束光都是消偏振的，这就需要设计和制备消偏振膜。
偏振分光膜是利用光斜入射时薄膜的偏振效应制成的。
偏振分光膜可以分成棱镜型和平板型两种。
棱镜型偏振膜利用布儒斯特角入射时界面的偏振效应（见光在分界面上的折射和反射）。
当光束总是以布儒斯特角入射到两种材料界面时，则不论薄膜层数有多少，其水平方向振动的反射光总为零，而垂直分量振动的光则随薄膜层数的增加而增加，只要层数足够多，就可以实现透过光束基本是平行方向振动的光，而反射光束基本上是垂直方向振动的光，从而达到偏振分光的目的，由于由空气入射不可能达到两种薄膜材料界面上的布儒斯特角，所以薄膜必须镀在棱镜上，这时入射介质不是空气而是玻璃。
平板型偏振膜主要是利用在斜入射时由电介质反射膜两个偏振分量的反射带带宽的不同而制成的。
一般高反射膜，随着入射角的增大，垂直分量的反射带宽逐渐增大，而平行分量的带宽逐渐减少。
选择垂直分量的高反射区、平行分量的高透过区为工作区则可构成透过平行分量反射垂直分量的偏振膜，这种偏振膜的入射角一般选择在基体的布儒斯特角附近。
薄膜光学2
2.表面反射经过多次反射或漫射，有一部分使像的 衬度降低，从而影响系统的成象质量。
减反膜的作用：减少介质间界面反射。 常见的减反膜的结构：
单层减反膜 双层减反膜 多层减反膜
单层减反射膜 最简单的增透膜。 在光的入射界面上镀一层低折射率（ N0 <Nf < Ns ） 的膜层减少反射率。
当薄膜的折射率低于基体材料的折射率时 ,两个界 面的反射系数r1和r2具有相同的相位变化。如果膜 层的光学厚度是某一波长的四分之一，相邻两束 光的光程差恰好为π,即振动方向相反，叠加的结果 使光学表面对该波长的反射降低。
但不易得到窄的通带宽度。 2） Fabry-perot（ F-P）干涉仪式的滤光膜系。其特 点为可得到很窄的通带宽度，但截止带也较窄，截
止度也浅。
金属－介质F-P滤光片 结构：两个金属反射膜夹一个薄膜介质
层。薄膜介质层的厚度很薄，使得滤光 片工作于较低的干涉级次（<4级）。 由平行平板多光束干涉理论可得到该 滤光片的通带宽度
带通滤光片： 在一定的波段内，只有中间一小段是高透过率的 通带，而在通带的两侧是高反射率的截止带。 主要参数：
中心波长（峰值波长）；
中心波长处的透过率； 通带宽度：透射率降为峰值透过率一半的波 长宽 度。
两种典型结构：
1）由一长波通膜系和一短波通膜系的重叠带波段形
成的通带。其特点为较宽的截止带和较深的截止度，
（可见和红外）
银膜 在可见光区和红外区都具有高的反射率(95%)； 在倾斜使用时引入的偏振效应较小； 与玻璃基片的黏附性很差，同时易受硫化物的影响而失去 光着，故使用寿命较短。
保护层材料：一氧化硅（抗潮气）和氧化铝组合
金膜
在红外区具有高的反射率(~95%)；
薄膜光学技术-2-1
2 1 2 2 2 1 2 2
2 Y n 和 1 nS
2 3 2 4 2 3 2 4
S S 2 k
2 k
k为奇数 k为偶数
2 nL nS 1.382 1.52 (1) : Y 2 1.0 2 nH 1.7 2 nH 1.7 2 (2) : Y 1.90 1.382 9 nS 1.52
G M 2HL A
母膜系
14
n0=1 n1=1.38
T T0 1 F sin
2
T0
1 R1 1 R2 ,
, R R1R2 2
n2=2.05
n3=1.71 ns=1.52
R1 R2
1 2 2 1 2 2 0 1 2 0 n2 d 2 2 2 4 2 2
T 1 1 F sin
2
T0 1
T0 1
T0
1 R1 1 R2 ,R
1 R
2
R1R2
16
1. G M 2HL A
的特性：
下图是此膜系的一条可能的 R 曲线。 注意：在薄膜光学中，为了使一次具体的计算 结果不被局限在一个特定的波段，引入了一个中间变 量——相对波数 g ， g 0 。
R
0.015
g
1
17
由上图不难看出： a. 对 g=1 ，三层膜中有一层虚设层2H，致使对λ0的 有效膜堆是 G ML A
R 1 n nS n
2 1
2 2 3
1 n
2 1
nS n
2 3
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1. 例如:nH=2.35,nL=1.35, ns=1.52，根据上式计算棱镜 应有的角度θs=50.5° 2.例如:nH=2.35,nL=1.35 ,θs=45° ,则，ns=1.66。
10
11
3. 金属栅偏振分光镜
原理： 当入射光的波长远大于栅距时，入射光中的电矢量 E
垂直于线栅的偏振光透过线栅，而电矢量 E平行于线栅 的偏振光则被线栅反射。
金属栅偏振器的主要优点是： 工作波段很宽； 全波段内偏振性好； 线栅用良导体制成，吸收可以忽略，抗光损伤阈值
高。所以，金属线栅偏振器是中，远红外区较理想的偏 振器 。
17
单层宽波段消偏振分光镜
18
③对于确定θ0和n，Δn随入射介质n0增大而增大，偏振分离也越大； 因此，①消偏振只能对膜层与周围介质组合、或多层膜系来实现；
②封闭在胶合棱镜中膜层的偏振效应更严重。
14
2.7.1 单波长消偏振
由于①多层膜系的偏振效应来源于光学导纳的偏振分离，
②多层膜系的光学导纳是膜层厚度的复函数， ③多层膜系的光学导纳色散非常严重，所以多层膜系
足 n1 n0 n2 ，且光线以等于或大于全反射临界角入射
时，通过调整膜层的厚度，由于膜层的作用，就会使全反射受
到抑制，得到没有偏振效应的各种透反比的分光效果。
可以证明，受抑全反射消偏振分光入射角只与膜
层和入射介质的折射率有关，而与波长和膜层厚度
无关。即：
sin0
2 n1 n0 1 n1 n0 2
7
中心波长处的反射率为：
R
ηs
ηs
ηH2 ηH2
ηs ηs
ηH ηH
ηL ηL
m1 2 m1
m为膜层的层数，并假定为奇数。
S-偏振光高反射区域的半宽度为：
g s
2
sin
1
ηH ηH
ηL ηL
s
s
1 1
8
9
2. 平板型偏振分光膜
在基于布儒斯特角入射的棱镜偏振镜中，各介质 的P-偏振光的有效折射率都是相同的，其间不存在 界面，因而P-偏振光有高的透射并不是干涉的结果 (不产生干涉)．
①当入射角满足布儒斯持角条件时，即
tgθ=
n/ H
n L
，
rp r0p 0, rs 0
②当膜层数增加到足够多时，
rp 0, rs 1
依此，当自然光入射时，在一定的波长范围内，得 到50/50的透射和反射率比，
既可以作为良好的中性分光镜， 也可以用作偏振度很高的薄膜偏振器件。
4
偏振分光棱镜的结构就是在胶合面镀制HL多层膜。
平板偏振分光镜是基于薄膜材料的P-偏振和S-偏 振的有效折射率不相等这一条件设计的，P-偏振光 的高透射率是通过干涉效应实现的．因此它们的工作 波段比较窄，优点是选择基片和薄膜材料有较大的灵 活性．
这种干涉型偏振镜的基本结构是长波通滤光片
G（0.5HL0.5H）SA。
当然，干涉型偏振分光镜也可以采用用胶合棱镜。
5
棱镜偏振分光镜的设计：
根据布儒斯特角条件和折射定律确定膜层材料、光 线入射角和棱镜材料。
① tgH nL nH , nH sinH nLsinL =nG sinG
②实现偏振分光的条件：
nG inG
nHnL
n
2 H
+n
2 L
12
6
立方棱镜偏振分光镜的设计方法有两种：
在给定nH和nL的情况下，就可以确定出膜层内的折射角θH和θL，
12
13
2.7 消偏振膜系
在许多光学系统中，偏振效应将带来偏振像差。 因此，消除偏振效应在许多光学系统中是必须的。
产生偏振效应的原因是有效光学导纳的分离。
定义s和p偏振分量有效导纳的偏振分离量为：
n p n cos
1
1
1
n2 0
sin2 0
s ncos cos2
n2
显然： ①对独立的单层膜来说，Δn永远大于1，单层膜不可能消偏振； ②对分确离定越的小n0；和n，Δn随入射角θ0的减小而降低，即入射角越小，偏振
RP/% 0.99 1.19 1.81 4.48
2
（2）(LH)9 stack
λmax 00 550nm
Rmax 0.9994
Rs-max 0.9994
Rp-max 0.9994
Δλs 480-650
Δλp 480-650
300 530nm 0.9992 0.9997 0.9987 440-630 460-620
的光学导纳的偏振分离量很难用一个显函数表达。 也就很难在宽波段实现消偏振设计。
目前，大多数消偏振设计都是针对光学导纳能够明 确用显函数表达的特殊波长进行的。
所谓消偏振就是使光学导纳的偏振分离量ΔY=1。 应当注意的是：一个完整的消偏振设计，既需要对
膜系进行，也需要对入射介质和基底介质进行。
15
第2章 光学薄膜膜系设计及其应用
偏振分光膜和消偏振薄膜
1
2-6 偏振和偏振薄膜 1. 薄膜的偏振效应
（1）. AR coating GHLA
λmin 00 550nm 300 520nm 450 480nm 600 440nm
Rmin/% 0.99 0.999 1.1 2.28
RS/% 0.99 0.81 0.39 0.08
2.7.2 宽波段消偏振
1.“金属-介质”组合膜系 例：G/H metal H/G 其中 metal —— Ag
Rp Rs
G| 1.18H Ag(19.2nm) 0.82L 0.02M|A
H:ZnS, L:MgF2, M:Al2O3 G:K9
16
2.7.2 宽波段消偏振
2. 受抑全反射棱镜
如图示，位于棱镜胶合面的单层介质膜，当折射率满
500 510nm 0.9984 0.9999 0.9969 430-620 450-590
600 500nm 0.9930 0.9999 0.9864 390-600 430-550
3
2. 6.1 偏振分束膜
1. 立方棱镜的偏振分光膜——布儒斯特角原理
利用光的偏振效应实现50／50中性分光。 原理：