A função central
A principal função de um divisor de feixe é dividir a luz com base em uma ou mais de suas propriedades:
· Intensidade: O tipo mais comum divide um feixe em um componente transmitido e um componente refletido, normalmente em uma proporção específica (por exemplo, 50/50, 70/30, 90/10).
· Polarização: Os divisores de feixe polarizadores (PBS) dividem a luz com base em seu estado de polarização, transmitindo uma polarização (por exemplo, polarizada P) e refletindo a ortogonal (por exemplo, polarizada S).
· Comprimento de onda: Dicroicos divisores de feixe (ou filtros) direcionam a luz com base em sua cor (comprimento de onda), transmitindo uma faixa de comprimentos de onda enquanto refletem outra.
Principais tipos de divisores de feixe
Os divisores de feixe são categorizados por seu design e princípio de operação:
1. Divisor de feixe de placa
· Descrição: Um substrato de vidro fino e plano com um revestimento parcialmente reflexivo em um dos lados.
· Vantagem: Simples e econômico.
· Desvantagem: Pode introduzir imagens fantasmas e astigmatismo devido aos reflexos da segunda superfície não revestida e à espessura do vidro. Freqüentemente usado em aplicações não críticas.
2. Divisor de feixe cúbico
· Descrição: Feito cimentando dois prismas em ângulo reto. A hipotenusa de um prisma é revestida com uma película fina dielétrica ou metálica parcialmente reflexiva.
· Vantagem: Sem fantasmas ou deslocamento do feixe, pois a superfície de divisão é interna. Mais robusto e fácil de montar.
· Desvantagem: Pode ser sensível a lasers de alta potência, podendo danificar a camada de cimento.
3. Divisor de feixe de bolinhas
· Descrição: Apresenta um padrão de pequenos pontos reflexivos (geralmente alumínio) depositados sobre um substrato de vidro. As restantes áreas são revestidas com anti-reflexo.
· Vantagem: A taxa de divisão é relativamente independente do comprimento de onda e da polarização, tornando-a útil para luz de amplo espectro.
· Desvantagem: O padrão pode difratar a luz, o que pode não ser desejável para todas as aplicações.
4. Divisor de feixe polarizador (PBS)
· Descrição: Um divisor de feixe cúbico que utiliza um revestimento dielétrico multicamadas projetado para refletir um estado de polarização linear (polarização S) e transmitir o outro (polarização P) com eficiência muito alta (~99%+).
· Aplicação: Essencial para isolar, controlar e medir a polarização em sistemas como isoladores ópticos, computação quântica e monitores de cristal líquido (LCDs).
5. Dicroico Beamsplitter (ou Filtro)
· Descrição: Utiliza revestimentos de interferência sofisticados para refletir comprimentos de onda específicos enquanto transmite outros. A separação é baseada na cor, não na intensidade.
· Aplicação: Onipresente em microscopia de fluorescência (para separar a luz de excitação da luz emitida), combinação/separação de cores RGB em projetores e câmeras e sistemas de imagem multibanda.
Especificações Críticas
Ao selecionar um divisor de feixe, os engenheiros consideram:
· Razão de divisão (R/T): A relação entre a potência óptica refletida (R) e transmitida (T) (por exemplo, 50/50).
· Faixa de comprimento de onda: O espectro de luz sobre o qual o divisor de feixe foi projetado para operar de maneira eficaz.
· Dependência de polarização: Se a taxa de divisão muda com a polarização da luz de entrada. Os divisores de feixe não polarizados são especialmente projetados para minimizar esse efeito.
· Planicidade da superfície: fundamental para a preservação da frente de onda em interferometria e geração de imagens.
· Limite de Danos: A densidade máxima de potência do laser que o revestimento pode suportar sem degradação.
Aplicativos comuns
Os divisores de feixe são indispensáveis em vários campos:
· Interferometria: (por exemplo, Michelson, Mach-Zehnder) Para criar caminhos separados para a luz que mais tarde se recombinará para formar um padrão de interferência.
· Microscopia: Especialmente em microscópios de fluorescência e confocal, para direcionar a luz do laser sobre uma amostra e depois transmitir a luz emitida para um detector.
· Sistemas Ópticos: Em câmeras, telescópios e fotômetros para desviar uma porção de luz para um sensor ou visor.
· Sistemas Laser: Para monitoramento de potência (amostragem de uma pequena porção do feixe) e combinação de feixes de diferentes comprimentos de onda.
· Telecomunicações: Em redes de fibra óptica para roteamento de sinais luminosos.
Conclusão
Em resumo, um divisor de feixe é um componente óptico versátil que atua como um “diretor de semáforo” para fótons. Sua capacidade de dividir a luz por intensidade, polarização ou comprimento de onda torna-a uma pedra angular da óptica moderna, permitindo a funcionalidade de inúmeros dispositivos científicos, industriais e de consumo.
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