什么是分色镜？

分色镜，也称为双波段镜、双波长镜或分色反射镜，是一种在特定波长下具有不同光学特性的光学镜子。它在某个切换波长以下表现出反射性，而在更长波长下允许光的透过。

"切换波长"是指分色镜开始反射光的波长，而"截止波长"是指镜子停止允许光透过并改为反射的波长。

这些镜子旨在有效地根据波长分离光，并作为各种光学设备中的重要组成部分。它通常由精心设计的涂层构成，涂层位于玻璃或基材表面。该涂层设计成具有不同的反射率和透射率特性，使镜子能够有效地分离和操控光。

分色镜的工作原理

分色镜的独特行为源于不同波长光波的选择性干涉。分色镜的关键组成部分是其光学涂层，该涂层经过精心设计以在其表面上具有不同的厚度和折射率。

当光线照射到分色镜时，它与光学涂层相互作用。涂层旨在产生薄膜干涉效应，不同波长的光根据其相位关系经历建设性或破坏性干涉。

接近分色镜的光包含一系列波长。镜子的反射涂层反射某些波长的光，导致这些颜色的建设性干涉，而涂层之间的区域对于特定波长是透明的，导致破坏性干涉。这种选择性行为使分色镜能够有效地分离不同颜色或波长，而不会显著损失光强。

在上图中，第一个分色镜透过红光并反射绿光。第二个分色镜透过红光和绿光并反射蓝光。

在第二张图中，第一个分色镜透过绿光并反射蓝光和红光。第二个分色镜透过红光并反射蓝光。

分色镜的类型

分色镜表现出不同的透过特性，可以根据其行为进行分类。有几种类型的分色镜，包括长通分色镜、短通分色镜和多波段分色镜。此外，用于管理热敏感性的热镜和冷镜也属于分色镜的类别。

• 长通分色镜具有一个切换波长，该波长分离出一个具有高反射率和透射率的波段。波长大于切换波长的光可以自由通过镜子，而波长较短的光则被反射回来。
• 短通分色镜具有一个截止波长。高于该截止波长的辐射具有高反射率，而低于该波长的辐射则被透过。
• 多波段分色镜同时具有截止波长和切换波长，表现出两个透射波段和一个反射波段。截止波长与切换波长之间的波长范围强烈反射光，而高于切换波长和低于截止波长的波长则以高效率透过。

分色镜的应用

分色镜广泛应用于光谱仪器中，以将光分割成不同的波长。它们允许分离特定波长以进行分析，使研究人员能够研究材料的组成和特性。

在显微镜学中，分色镜用于分离荧光显微镜中的激发波长和发射波长。它们将激发光反射到样品上，同时透过发射的荧光进行检测，从而获得高分辨率的图像，背景噪声最小。

分色镜在激光系统中也发挥着重要作用，可以结合或分离不同波长的激光束。它们使激光光的精确操控成为可能，允许多波长操作、光束合并和光束整形。

在摄影和摄像中，分色镜用于光束分离器，使光可以同时引导到取景器或电子传感器和镜头。这有助于创建能够捕捉图像或视频的光学系统，同时为摄影师或摄像师提供实时反馈。

它们还被用于照明应用中，如舞台照明和建筑照明，以创建彩色照明效果。这些镜子选择性地反射某些波长，同时透过其他波长，从而可以创建生动而动态的照明展示。

分色镜在太阳能应用中用于分离和集中阳光到不同的波长。它们可以用于将入射阳光分割成可见光和红外成分，从而允许更高效的太阳能转换和利用。

在光通信系统中，分色镜用于在光纤网络中分离或合并不同波长的光。它们促进光信号的路由和操控，使得多个信息通道能够同时传输。

这些镜子还在天文仪器中找到应用，如望远镜和相机。它们允许分离不同波长的光，使天文学家能够观察电磁光谱的特定区域并研究各种天文现象。