偏振分光和能量分光，你分得清吗？

随着科技的进步，生物学、医学、化学、分子动力学等领域的基础研究中，涉及到激光技术的应用越来越多。为应对输出激光的不同需要，分光成为了一种极其常规的实验方式。但实际操作中分光效果和应用条件的差异性，以及对于分光效果认识的混淆，时常会造成实验成本和时间的浪费。

从对输出光源的偏振态需求来看，分光器件可以划分为偏振分光和能量分光两大类。

偏振分光，顾名思义就是将光源的输出光以线偏振光的形式分开。经由它的光束会分解成两束振动方向互相垂直的线偏振，即光学中常说的P光和S光偏振。受限于器件本身，一般透射光束会得到消光比效果优于30 dB甚至50 dB的线偏振光，但同时它的反射偏振一般在20 dB左右甚至更低。

能量分光相较于偏振分光器件就显得略微复杂。这种器件在应用中虽然都是将光束能量按照对应需求的比例进行区分，但是实际试验中根据本身光源的偏振特性，还能细化为三种分光件，分别为普通能量分光件、针对偏振设计的能量分光件以及消偏振能量分光件。

下面就这三种能量分光器件进行对比和分析，以便各位同仁在器件选型时更加得心应手。

它适用于需要去分束以随机偏振输出的光源，即输出光没有任何特定的振动方向。它仅仅单纯的对光源整体能量按需求比例分束。当这种器件应用于有部分线偏振光存在或者单一线偏光输出的光源条件下，它的分光比例会出现不同于设计要求的随机比例。

从名称就可以看出这类器件明显异于普通能量分光件的适用范围。它只适用于线偏振P光或者S光输出的光源，对应分光比例是完全针对光源的线偏振态来设计的。当其运用于其他偏振态条件下，它的分光效果也会出现不同于设计值的随机比例。

图2 示例Tp/Rp=50% : 50%@400-700nm-45°，设计P光分束效果见黑线，此时S光分光效果随机不能确定。

它是一款适用性很高的器件，可以完全涵盖上述两款器件的适用范围和效果需求。在满足需求分光比例的前提下，可适用于随机偏振光源、线偏振光源以及部分线偏振光源。任何偏振效果的光束都不会影响它的设计分光比例。但它相较于上述两款器件价格成本高出很多，而且它的棱镜式结构会对设计光谱有10%的能量吸收，不过可以选取消偏振分光的片式结构就没有这个顾虑了。根据下图可以看出器件P光、S光透射的红蓝测试曲线同器件平均值的黑色测试曲线都非常接近，即器件设计波段Tp≈Ts≈Tavg。

图3 （a）是有能量吸收的消偏振分光棱镜，T/R=45% : 45%@420-700nm-45°，|Rs-Rp|<6%

 图3 （b）是无能量吸收的消偏振分光片，T/R=50% : 50%@351-355nm-45°，|Rs-Rp|<5%

注：两示例图关于波长的选取也同时反应出片式消偏振器件不适合设计加工宽谱带宽，它只适于加工窄带宽器件。

温馨提醒：用户在选取分光器件时，需要明确对光束进行分束的目的和光源偏振的情况，从而实现准确挑选，适合使用，同时性价比高的产品。

吴随军，武汉优光科技有限责任公司国内销售部销售工程师，拥有多年光学器件销售工作经历，积累了丰富的知识和经验。