Strahlteilung

Strahlteiler-Optiken teilen einen einzelnen Lichtstrahl in zwei oder mehrere separate Strahlen auf, üblicherweise mit unterschiedlichen Intensitäten oder Richtungen. Die grundlegende Komponente ist ein Strahlteiler: typischerweise eine teilreflektierende Oberfläche (eine beschichtete Glasplatte, ein Würfel oder ein dichroitischer Spiegel), die einige Wellenlängen oder einen Teil der Intensität in eine Richtung reflektiert, während der Rest in eine andere Richtung transmittiert wird. Diese gleichzeitige Aufteilung ermöglicht es optischen Systemen, Licht zu verschiedenen Zielen oder Sensoren zu leiten, ohne es vollständig zu verlieren.

Das häufigste Design eines Strahlteilers nutzt eine dünne dielektrische Schicht auf optischem Glas. Ein 50/50-Strahlteiler reflektiert und transmittiert ungefähr gleiche Intensitäten; andere Beschichtungen können auf Aufteilungen von 30/70, 10/90 oder spezialisierte Verhältnisse abgestimmt werden. Dichroitische Strahlteiler sind wellenlängensselektiv und teilen sichtbares Licht von Infrarot oder trennen rote von blauen Wellenlängen. Das Beschichtungsmaterial (Titaniumdioxid, Siliziumdioxid oder proprieäre mehrschichtige Stapel) und dessen Dicke bestimmen das Aufteilungsverhältnis und die Winkelabhängigkeit über verschiedene Wellenlängen hinweg.

Die Geometrie des Strahlteilers ist wichtig: Strahlteiler werden in den meisten Mikroskopen und Kameras in 45-Grad-Winkel zum einfallenden Licht positioniert, können aber auch in Brewster-Winkel funktionieren, um Reflexionsverluste für eine Polarisation zu minimieren. Würfel-Strahlteiler (zwei Prismen mit einer beschichteten Oberfläche dazwischen zementiert) ergeben sauberere optische Wege als Platten-Strahlteiler, die Wellenfrontverzerrungen verursachen, weil Licht durch angewinkeltes Glas hindurchgeht. Jede Strahlteiler-Operation führt zu Verlusten; typischerweise werden 5 bis 15 Prozent der Intensität in Beschichtungen absorbiert oder an Grenzflächen gestreut. Deshalb verlieren Systeme mit mehreren Strahlteilern progressiv Licht entlang des optischen Weges.

Strahlteilung ist unverzichtbar in der Konfokalmikroskopie (Aufteilung von Anregungs- und Emissionslicht), in der Fluoreszenzbildgebung (Weiterleitung mehrerer Farbkanäle zu separaten Detektoren) und in Strahkombinern, die in Lasersystemen und Interferometrie verwendet werden. Der Begriff "Strahlteilung" als Adjektiv modifiziert Designs: ein Strahlteiler-Prisma, ein Strahlteiler-Spiegel, ein Strahlteiler-Filter. Das verwandte Verb wird in technischen Texten selten verwendet; Ingenieure sagen, eine Komponente "fungiert als Strahlteiler", anstatt "teilt einen Strahl auf".