ビームスプリッターコーティング（単にビームスプリッター膜とも呼ばれます）は、光学ガラスや合成石英などの透明基板に形成される特殊な薄膜光学干渉コーティングです。主な機能は、1本の入射光を2本以上の独立した光線に分割することです。入射光のうち特定の割合を反射し、残りを透過することで分割します。
動作原理
これらのコーティングは、屈折率が異なる（高屈折率および低屈折率）誘電体材料の微細な層を交互に成膜して製造されます。各層の厚さと順序を厳密に制御し、薄膜干渉の原理を利用することで、コーティングと光の相互作用を正確に設計します。
特定の膜構成に応じて、ビームスプリッターコーティングは複数の異なる特性に基づいて光を分割できます:
- 強度： 光パワー全体を正確な比率（例：50/50、70/30、または90/10）で分割します。動作は波長や偏光に比較的依存しません。
- 波長（ダイクロイック）： 特定の波長または色帯域を反射し、その他を透過させます。
- 偏光: 一方の偏光状態（例：s偏光）を反射し、直交する偏光状態（例：p偏光）を透過します。
実例：マイケルソン干渉計
強度ベースのビームスプリッターコーティングの代表的な実用例は、マイケルソン干渉計の中核部に見られます。この装置は、物理学や工学において、距離、表面形状、屈折率を非常に高い精度で測定するために使用されます。
セットアップ レーザーなどのコヒーレント光源から、50/50ビームスプリッターコーティングを施したガラス製オプティカルフラットに単一の光ビームを入射させます。コーティングされた光学素子は通常、入射レーザービームに対して45度の角度で配置されます。
機能
- 光の分割: 入射レーザービームがコーティングに当たると、光のちょうど50%が光学素子を直進透過し、可動ミラー（ミラーA）に向かいます。残りの50%は、90度の角度で固定ミラー（ミラーB）に向けて反射されます。
- 戻り光路: 2枚のミラーは、それぞれ分離された光ビームをビームスプリッターへ直接反射して戻します。
- 再結合: 戻ってきた2本のビームがビームスプリッターコーティングで再び合流すると、再結合されます。ミラー A からの光の一部が反射され、ミラー B からの光の一部が透過することで、新たに結合されたビームが光検出器または観察スクリーンへ送られます。
結果
元の光源からの光が分割された後に完全に再合成されるため、検出器は重なり合った波によって形成される干渉パターン（干渉縞）を捉えます。可動ミラーAが光の波長のほんの一部（わずか数ナノメートル）でも移動すると、干渉パターンが目に見えて移動します。ビームスプリッターコーティングは、この光束の分割、再合成、およびそれに続く超高精度測定を可能にする最も基本的な構成要素です。