الوظيفة الأساسية
تتمثل الوظيفة الأساسية لمقسم الشعاع في تقسيم الضوء بناءً على واحدة أو أكثر من خصائصه:
· الشدة: النوع الأكثر شيوعاً يقسم الحزمة إلى مكون مرسل ومكون منعكس، عادة بنسبة محددة (على سبيل المثال، 50/50، 70/30، 90/10).
· الاستقطاب: تقوم مقسمات الأشعة المستقطبة (PBS) بتقسيم الضوء بناءً على حالة استقطابه، وتنقل استقطابًا واحدًا (مثل الاستقطاب P) وتعكس الاستقطاب المتعامد (على سبيل المثال الاستقطاب S).
· الطول الموجي: مقسمات الأشعة (أو المرشحات) ثنائية اللون توجه الضوء بناءً على لونه (الطول الموجي)، وتنقل نطاقًا واحدًا من الأطوال الموجية بينما تعكس نطاقًا آخر.
الأنواع الرئيسية من Beamsplitters
يتم تصنيف Beamsplitters حسب تصميمها ومبدأ التشغيل:
1. لوحة Beamsplitter
· الوصف: طبقة رقيقة من الزجاج المسطح مع طبقة عاكسة جزئياً على جانب واحد.
· الميزة: بسيطة وفعالة من حيث التكلفة.
· العيوب: يمكن أن تظهر صور شبحية والاستجماتيزم بسبب الانعكاسات من السطح الثاني غير المطلي وسمك الزجاج. كثيرا ما تستخدم في التطبيقات غير الحرجة.
2. مكعب الشعاع
· الوصف: تم صنعه عن طريق لصق منشورين قائمي الزاوية معًا. يتم تغليف الوتر لمنشور واحد بطبقة رقيقة عازلة أو معدنية عاكسة جزئيًا.
· الميزة: لا يوجد ظلال أو إزاحة للشعاع، حيث أن سطح الانقسام داخلي. أكثر قوة وأسهل في التركيب.
· العيوب: يمكن أن تكون حساسة لأشعة الليزر عالية الطاقة، مما قد يؤدي إلى تلف طبقة الأسمنت.
3. جهاز تقسيم الأشعة المنقطة
· الوصف: يتميز بنمط من النقاط الصغيرة العاكسة (غالبًا من الألومنيوم) المترسب على ركيزة زجاجية. المناطق المتبقية مطلية بطبقة مضادة للانعكاس.
· الميزة: نسبة الانقسام مستقلة نسبياً عن الطول الموجي والاستقطاب، مما يجعلها مفيدة للضوء واسع الطيف.
· العيوب: يمكن للنمط أن يؤدي إلى تشتت الضوء، وهو ما قد لا يكون مرغوبًا فيه لجميع التطبيقات.
4. استقطاب الشعاع (PBS)
· الوصف: جهاز تقسيم الأشعة المكعب الذي يستخدم طبقة عازلة متعددة الطبقات مصممة لتعكس حالة استقطاب خطي واحدة (الاستقطاب S) ونقل الحالة الأخرى (الاستقطاب P) بكفاءة عالية جدًا (~99%+).
· التطبيق: ضروري لعزل ومراقبة وقياس الاستقطاب في أنظمة مثل العوازل الضوئية، والحوسبة الكمومية، وشاشات الكريستال السائل (LCD).
5. مقسم الأشعة ثنائي اللون (أو الفلتر)
· الوصف: يستخدم طبقات تداخل متطورة لتعكس أطوال موجية معينة أثناء إرسال موجات أخرى. يعتمد الفصل على اللون وليس على الشدة.
· التطبيق: واسع الانتشار في الفحص المجهري الفلوري (لفصل ضوء الإثارة عن الضوء المنبعث)، ودمج/فصل ألوان RGB في أجهزة العرض والكاميرات، وأنظمة التصوير متعددة النطاقات.
المواصفات الحرجة
عند اختيار جهاز تقسيم الشعاع، يأخذ المهندسون في الاعتبار ما يلي:
· نسبة التقسيم (R/T): نسبة الطاقة الضوئية المنعكسة (R) إلى الطاقة الضوئية المرسلة (T) (على سبيل المثال، 50/50).
· نطاق الطول الموجي: طيف الضوء الذي تم تصميم جهاز تقسيم الشعاع عليه ليعمل بفعالية.
· اعتماد الاستقطاب: ما إذا كانت نسبة الانقسام تتغير مع استقطاب ضوء الإدخال. تم تصميم أجهزة تقسيم الأشعة غير المستقطبة خصيصًا لتقليل هذا التأثير.
· تسطيح السطح: أمر بالغ الأهمية للحفاظ على واجهة الموجة في قياس التداخل والتصوير.
· عتبة الضرر: الحد الأقصى لكثافة طاقة الليزر التي يمكن أن يتحملها الطلاء دون أي تدهور.
التطبيقات المشتركة
لا غنى عن Beamsplitters في العديد من المجالات:
· قياس التداخل: (على سبيل المثال، ميشيلسون، ماخ زيندر) لإنشاء مسارات منفصلة للضوء والتي سوف تتحد فيما بعد لتشكل نمط التداخل.
· الفحص المجهري: وخاصة في المجاهر الفلورية ومتحدة البؤر، لتوجيه ضوء الليزر على العينة ومن ثم نقل الضوء المنبعث إلى الكاشف.
· الأنظمة البصرية: في الكاميرات والتلسكوبات وأجهزة قياس الضوء لتحويل جزء من الضوء إلى جهاز استشعار أو عدسة الكاميرا.
· أنظمة الليزر: لمراقبة الطاقة (أخذ عينات من جزء صغير من الشعاع) والجمع بين الحزم ذات الأطوال الموجية المختلفة.
· الاتصالات: في شبكات الألياف الضوئية لتوجيه الإشارات الضوئية.
خاتمة
باختصار، يعتبر مقسم الأشعة مكونًا بصريًا متعدد الاستخدامات يعمل بمثابة "مدير إشارة المرور" للفوتونات. إن قدرته على تقسيم الضوء حسب الكثافة أو الاستقطاب أو الطول الموجي تجعله حجر الزاوية في البصريات الحديثة، مما يتيح وظائف عدد لا يحصى من الأجهزة العلمية والصناعية والاستهلاكية.
مصنع Haian Subei للزجاج البصري متخصص في التصنيع الدقيق والمعالجة لمجموعة واسعة من المكونات البصرية. وتشمل قدراتها إنتاج زجاج مرشح ملون بصري، وتطبيق طبقات طلاء متقدمة لإنشاء طلاء زجاجي مرشح. كما أنهم يعملون بمواد مثل النوافذ الزجاجية الشفافة وألواح الأكريليك/PMMA، ويقومون بتصنيع المنتجات الأساسية مثل المرايا الضوئية ومرشحات الكاميرا المختلفة.
الآن الاتصال