对于斜入射滤光片的分析
【摘要】窄带滤光片广泛应用于各种技术领域。而在入射光倾斜入射到窄带滤光片时，由于偏振光的中心波长出现分离，会导致其偏振分离和偏振相关损耗迅速增加，严重影响光通信系统的性能。在必有倾斜入射光通过滤光片的试验系统中，研究和分析其偏振相关损耗在选择滤光片时具有很重要的意义。
【关键词】窄带滤光片；斜入射；偏振相关损耗
1.前言
光学薄膜中的窄带滤光片在光纤通信系统中的应用十分广泛，它具有通带窄、插入损耗低、温度稳定性好等诸多优异的特性。窄带滤光片的作用是利用光的干涉原理，通过调整干涉光的相位差，在频域上获得不同的光偏振分布，从而得到所希望的以波长调整为目的滤光片。窄带滤光片一般都是用于正入射的，往往直接固化在准直器上使用。但是随着科学技术的发展，人们需要一系列用于斜入射的窄带滤光片。然而斜入射时窄带滤光片的偏振相关损耗增加，其峰值和带宽会向短波方向移动，且光强分布出现展宽和扩束现象，严重影响光通信系统的性能。本文分析了偏振分离现象出现的原因和其与滤光片等效折射率的关系，并对高斯光束斜入射至窄带滤光片后的透射光强分布特性进行了理论分析。
2.窄带滤光片的结构及原理
多腔窄带滤光片是利用多光束干涉原理制成的一种从白光中过滤出波段范围很窄的近单色光的多层膜系。它的基本结构由高、低折射率膜层交替叠加的反射层和间隔层组成。对于高低折射率的膜层，每层膜的光学厚度都是中心波长的1/4整数倍[1]。如图1所示。当光入射到高折射率层时，反射光没有相移；当入射到低折射率层时，由于层厚1/4波长的奇数或偶数倍，反射光也相应经历180。的奇数或偶数倍相移，因而经低折射率层反射的光经相移后与高折射率层的反射光通向或反向地叠加，反映在光强上出现相长和相消的结果。这样在中心波长附近，各层反射光经叠加相消，在滤光片前段面形成很强的透射光[2]。
3.倾斜光射入窄带滤光片对光波长的影响
窄带滤光片被广泛应用于各种技术领域。在某些系统中，必有倾斜入射光入射通过滤光片。当入射角增大到一定程度时，滤光片的光学特性会产生两个显著的变化。首先，其通带位置即峰值波长会向短波移动；其次，s偏振光和p偏振光的特性产生分离，导致峰值和带宽发生改变。
3.1 中心波长移动的原因
光束正入射时，此时。设单层薄膜透射的中心波长为。则由有效相位厚度可得出：