分光鏡

分光鏡為一光學儀器,可以將一束光線分成兩束,是許多光學儀器(如干涉儀)的重要組件,以至使用光纖的電信設備。

分光鏡
分光鏡的運作展示圖
1 - 入射光
2 - 50% 穿透光
3 - 50% 反射光
鍍鋁分光儀
介電質塗層分光鏡的相移

設計编辑

最常見的分光鏡為一玻璃方塊,由兩個玻璃三角柱沿對角線以聚酯環氧樹脂聚氨酯黏合劑黏合而成。經調校黏合劑的厚度後,特定波長的光束從分光鏡的一面進入後有一半會穿過,另一半則反射。這是由於受抑全内反射的緣故。

另一個設計是在一片玻璃或塑膠上鍍上一層,其厚度使得一束特定波長的光在45度角射向玻璃時會被等分。而為了減少塗層所吸收的光,出現一種名為「瑞士芝士」的分光鏡。一些經打磨的多孔鐵片會被濺鍍到玻璃上,或其上的金屬會以化學或機械作用蝕刻。除了金屬塗層外,也有使用二色性光學塗層。視乎塗層的特性,入射光的反射比率取決其波長。在一些橢圓形反射式聚光燈會以此分開不需要的紅外線。此外也用作激光產生器的輸出耦合鏡以選擇波長。

第三種則為分色稜鏡,是為不同稜鏡的組合,使用二色性塗層以將入射光分為數束不同波長的光。此儀器曾用於摄像管、特藝七彩等技術中,現今應用包括相機的三色感光耦合元件(將影像轉為單色光)和電視的三色液晶顯示器(將單色光結合投射影像)。

無源光網絡中的單模光纖的交叉拼接來達到分光的效果。

相移编辑

馬赫-曾德爾干涉儀等例子中,分光鏡用以重合一些光束。理論上兩束入射光會有兩束光線射出,但藉分光鏡的原理可使其中一束光線的振幅為零。但由於能量的守恆,至少其中一束光線會出現相移。例如當具偏振的光線到達介電質(如玻璃)的表面,而光波的電場在介電質的平面,反射光會具π的相移,穿透的光線不會有相移。相移可以菲涅耳方程計算。[1]但相移亦會受分光鏡的物理和幾何性質影響,如上述情況不適用於導電塗層,其兩束射出的光線皆會有相移。

用途编辑

除了光學實驗外,此儀器也可用在攝影(如拍攝立體影像)、製造雷射(以輸出耦合鏡篩出足夠強度的雷射)、光纖系統(把信號由光纖劃分成子光纖)中。一些使到此類儀器或概念的實驗包括:

另見编辑

參考编辑

  1. ^ Zetie, K P; Adams, S F; Tocknell, R M, How does a Mach–Zehnder interferometer work? (PDF), [13 February 2014]