光学元件
光机械件
运动控制
光源与激光器
光学材料
光学系统与器件
光纤及组件
光分析与测量
光学平台与隔振系统
仪器仪表设备
教学实验系统
实验室工具
偏振分束立方在光路搭建中的妙用
2026-02-05 11:31:28

偏振分束立方在光路搭建中是一种极具“智慧”的光学元件,它将偏振分光与空间转向完美集成,带来了显著的便捷性和丰富的巧妙应用。其核心优势在于:它不仅仅是一个分束器,更是一个偏振态的空间路由器。

核心便捷性:为何它如此好用?

与使用独立的偏振片、平板分束器和反射镜相比,偏振分束立方展现了无可比拟的便捷性:

1、集成化与紧凑性

一个元件,三个功能:它将偏振分束、光束转向(90°)和空间合束功能集成于一体。光束正入射后,自动按偏振态被分到两个垂直方向,光路清晰、占用空间极小。

节省大量空间与对准时间:无需分别对准独立的反射镜和分束片,极大地简化了复杂光路的搭建,特别适合在拥挤的光学平台上工作。

2、稳定性强且免调整

立方体结构本身非常稳固,不易因微小振动或热胀冷缩导致光路偏移。其分光面是胶合在内部的,受到保护。平板分束器常见的鬼像和偏移问题在立方体结构中将大幅度减少,反射路(S光路)搭配偏振片使用更佳。

一旦准直光束正入射,分束和转向就是自动完成的,减少了大量手动调整环节

3、对入射角不敏感

相比基于布鲁斯特角的平板偏振分束器,PBS立方在正入射附近一个小角度范围内性能都很稳定,对光束的准直度要求相对宽松,使用更灵活。

经典妙用:按偏振态进行空间寻址

1、偏振快速切换器/光开关

做法:在PBS立方前插入一个可快速旋转的半波片。

原理:旋转半波片,即可连续改变入射光的偏振方向。当偏振方向与PBS的透射轴平行时,光全部从透射端输出;垂直时,全部从反射端输出;成45°角时,光被均分。这构成了一个无移动部件(若用电控波片)的快速光开关或功率调制器,切换速度可达微秒甚至纳秒级,远超机械快门。

2、简易单向光学隔离

做法:在PBS前放置一个λ/4波片,其快/慢轴与PBS主轴成45°。

原理:正向通过的线偏光经λ/4波片变为圆偏光,经远端反射后再次通过λ/4波片,偏振方向旋转90°,从而被PBS反射到另一端口输出,无法返回光源,实现了光隔离。简单来说,正向和反向通过λ/4波片的总效应,加上反射的π相移,等效于一个半波片的作用,使偏振方向旋转90°。

3、构建超紧凑、高稳定性的干涉仪

做法:用两个PBS立方可以搭建一个偏振型干涉仪。

原理:第一个PBS将入射光按正交偏振态分成两路空间路径;经过不同的调制或引入相位差后,第二个PBS将这两路光重新合并。由于两束光在干涉前几乎走完全相同的物理路径(只在PBS内部短暂分开),因此对外界振动、温度变化极不敏感,稳定性远超传统分振幅干涉仪。

4、构建超紧凑、高稳定性的干涉仪

做法:在PBS的某个端口前放置针对特定波长的半波片。

原理假设一束光包含波长λ1和λ2。可以设计使得λ1的偏振态被PBS透射,而λ2的偏振态被反射。若想让两束不同波长的光合成一束,可以先用波片将其中一束的偏振旋转90°,然后用PBS合束。这在多波长激光系统中非常有用。
光品汇商城多款偏振分束立方可选

1、宽带偏振分束立方:消光比(Tp:Ts)>1000:1

光品汇商城提供以紫外熔融石英UVFS为基底的多种尺寸的宽带偏振分束立方,以及设计波长为420 nm ~ 680 nm、620 nm ~ 1000 nm、900 nm ~ 1300 nm和1200 nm ~ 1600 nm可选。下图为设计波长420 nm ~ 680 nm型号,透过率及消光比的光谱图示例,更多光谱数据可登录光品汇商城官网索取。

2、高功率激光线偏振分束立方:消光比(Tp:Ts)>3000:1

高功率激光线偏振分束立方由两个直角棱镜胶合而成,从而使得波前畸变减到最小。其中一个棱镜的斜边镀有分光膜,光品汇商城提供的高功率激光线偏振分束立方用一个黑点来标记镀有电介质偏振分光膜的斜面,入射光应通过分光膜的的斜边进入棱镜,同时立方的四个面均镀有增透膜,消光比(Tp:Ts):>3000:1。

我们提供以紫外熔融石英UVFS为基底的多种尺寸的高功率激光线偏振分束立方,以及设计波长为266 nm、355 nm、405 nm、532 nm、633 nm、780 nm、808 nm、830 nm、850 nm、1030 nm、1064 nm和1550 nm12种可选。上图为设计波长532nm型号,透过率及消光比的光谱图示例。更多光谱数据可扫码登录以下光品汇商城直接获取。