二向色镜
分色滤光片（来源于希腊语dikhroos，意为“双色的”），又称双波段滤光片、分色分束器或薄膜滤光片，是一种光学元件，用于选择性反射特定波长范围的光，同时透射其他波长的光。
与标准金属反射镜（反射所有可见光）或吸收式有色玻璃（通过吸收不需要的波长来过滤光线）不同，分色滤光片利用薄膜光学干涉原理工作。这使它们能够实现极高的反射率和透射率，而吸收率可忽略不计，因此适用于高功率激光应用和精密光学系统。
工作原理
分色滤光片的工作原理依赖于相长和相消干涉。该滤光片没有金属涂层，而是涂覆有多层微观透明介电材料。
光学干涉
当光线入射到两种不同折射率材料的界面时，一部分光线被反射，其余部分被透射。通过堆叠多层交替折射率的材料，滤光片被设计成：
- 反射波长：目标颜色的光波在界面处“同相”对齐，形成相长干涉，以接近100%的效率反射光线。
- 透射波长：其他波长在反射方向上发生相消干涉，抵消反射并允许光线穿过基底。
入射角 (AOI)
分色滤光片对角度敏感。光谱性能（反射或透射的特定颜色）会根据光线入射表面的角度而变化。大多数标准分色滤光片设计用于45°的入射角 (AOI)，这使得它们能够将光束相对于光路偏转90°。
结构与材料
分色滤光片镜片由两个主要光学组件组成：基底和介电涂层叠层。
基底
基底提供滤光片的机械结构。它必须具有光学平整度和高透明度，以最大限度地减少散射和波前畸变。常用材料包括：
- 光学玻璃 (BK7)：可见光应用的标准材料。
- 熔融石英（紫外线级别）：因其低热膨胀系数（高耐热性）和低自发荧光，是荧光显微镜和高功率激光器的首选。
介电薄膜涂层
功能性“镜面”由数十（有时数百）层通过真空蒸发或离子束溅射沉积的介电材料交替层组成。
- 高折射率层：二氧化钛 (TiO2)、五氧化二钽 (Ta2O5)。
- 低折射率层：二氧化硅 (SiO2)、氟化镁 (MgF2)。
每层厚度通常控制为目标波长的四分之一 (λ/4)，常被称为四分之一波长堆栈。
类型和术语
分色镜通常根据它们如何分割光谱进行分类：
- 长通滤光片：透射比截止点更长的波长并反射更短的波长。（例如，通过红色，反射蓝色）。
- 短通滤光片：透射比截止点更短的波长并反射更长的波长。（例如，通过蓝色，反射红色）。
- 热反射镜：反射红外线（热量）同时透射可见光。用于投影系统中以保护组件免受热量积聚。
- 冷反射镜：反射可见光同时透射红外线（热量）。用于医疗和牙科照明中，提供明亮的光照而不会加热患者。
应用
荧光显微镜
在生物成像中，双色镜（通常安装在“滤光块”中）是分离激发光和发射光的关键组件。
- 它将高能激发光（例如，蓝色）反射到样品上。
- 它将从样品返回的低能发射荧光（例如，绿色）透射到目镜或相机。
- 这种分离确保了微弱的荧光不会被明亮的激发光源淹没。
3LCD 投影仪
高质量的投影仪使用一系列二向色镜将白光光源分成红色、绿色和蓝色 (RGB) 分量。
- 一个镜子反射红色，但让蓝色/绿色通过。
- 第二个镜子反射绿色，但让蓝色通过。
- 分离的光束穿过专用的 LCD 面板，然后通过棱镜重新组合，投射出全彩图像。
激光谐波分离
在激光物理学中，二向色镜用于分离激光谐波。例如，在Nd:YAG激光系统中，二向色镜可以将基频红外光束（1064 nm）与倍频绿光光束（532 nm）分离。
