[光学原理与应用-501]：图解 - 以1064nm种子光为例，说明该激光器通过偏振分束器PBS之后的情形

以1064nm激光为例当它通过一个理想的偏振分束器PBS后其情形取决于入射光的偏振态。PBS的核心作用是将入射光分解为两个正交的线偏振分量p-偏振光平行于入射面直通和s-偏振光垂直于入射面并将它们导向不同的路径。具体来说会有以下几种情况 情形一入射光为特定线偏振光如果入射的1064nm激光已经是纯净的线偏振光PBS会将其完全导向一个出口。入射光为 p-偏振光结果光束将几乎无损耗地透射通过PBS从正前方的端口射出。反射端口几乎没有光。应用在激光器中用于引导特定偏振的光束进入后续光路。入射光为 s-偏振光结果光束将被高效地反射90度从PBS的侧面端口射出。透射端口几乎没有光。应用用于从主光路中分离出s-偏振成分。 情形二入射光为任意线偏振光最常见这是最普遍的情况。假设入射的1064nm线偏振光的偏振方向与PBS的p-偏振方向成一个角度 θθ 不为 0° 或 90°。分解过程PBS会将这束光“分解”为p-偏振分量和s-偏振分量。结果光束被分成两束分别从透射端口和反射端口射出。透射光为纯净的p-偏振光。反射光为纯净的s-偏振光。能量分配两束光的能量光强由入射偏振角 θ 决定。根据马吕斯定律透射光强与 cos²(θ) 成正比反射光强与 sin²(θ) 成正比。例如当 θ 45° 时入射光的能量会被均等地分成两半透射光和反射光的光强相等。️ 应用示例作为可变功率分配器利用“情形二”的原理PBS常与一个半波片HWP组合使用构成一个精确的功率控制器或衰减器。组合结构在半波片后面放置一个PBS。工作过程1064nm激光首先穿过半波片。旋转半波片可以连续地改变出射激光的偏振方向即改变角度 θ。这束偏振方向可变的光再进入PBS。最终效果通过简单地旋转半波片就可以连续、精确地调节从PBS透射端口和反射端口输出的光功率比例实现从0%到100%的无损能量分配。 情形三入射光为非偏振光或混合偏振光如果入射的1064nm光不是线偏振光例如部分退偏的激光或经过光纤传输后的光PBS会将其中的p-偏振成分和s-偏振成分分离开。结果同样会得到两束正交的线偏振光一束透射p光一束反射s光。这可以用于净化光束的偏振态从混合偏振光中提取出纯净的p-偏振或s-偏振光。✨ 关键性能指标消光比衡量PBS性能的核心指标是消光比Extinction Ratio, ER。它表示PBS分离偏振光的“纯度”。一个高质量的PBS其消光比可达1000:1以上。这意味着在透射端口输出的光中p-偏振光的强度是s-偏振光残余强度的1000倍以上确保了输出光束极高的偏振纯度这对于后续的非线性频率转换如倍频等精密应用至关重要。