立方分光棱鏡是一種將入射光分成兩束（或多束）的光學元件，廣泛應用于光譜分析、干涉測量、光學儀器等領域。其結構與原理如下：
一、結構
立方分光棱鏡通常由兩個直角棱鏡膠合而成，具體結構如下：
材料選擇：
一般選用光學玻璃（如BK7、熔石英）或晶體材料（如KTP、LiNbO?），根據應用需求選擇透光范圍和折射率。
鍍膜處理：
在其中一個直角棱鏡的斜面（即膠合面）上鍍制分光膜。膜層材料通常為多層介質膜（如TiO?/SiO?），通過干涉效應實現特定波長的分光。
膠合工藝：
兩個棱鏡的斜面精密膠合，形成立方體結構。膠合面需保證平行度與光學接觸質量，以減少雜散光。
入射與出射面：
光從立方體的一個直角面入射，經分光膜反射和透射后，分別從另外兩個直角面出射。
二、原理
立方分光棱鏡的核心原理是光的反射與透射，具體機制如下：
分光膜的作用：
分光膜對入射光具有波長選擇性。當光束以特定角度（如45°）入射時，膜層通過干涉效應將光分為兩部分：
反射光：滿足布儒斯特角條件的光被反射，形成S偏振光（或特定波長光）。
透射光：未滿足反射條件的光透過膜層，形成P偏振光（或其余波長光）。
偏振態與波長依賴：
若分光膜設計為偏振分光，則反射光與透射光分別為S偏振和P偏振。
若設計為波長分光，則反射光與透射光對應不同波長范圍（如可見光與紅外光）。
光路分離：
反射光與透射光在立方體內部以不同路徑傳播，最終從相鄰的直角面出射，實現空間分離。
三、關鍵參數
分光比：反射光與透射光的光強比例（如50:50、70:30），由膜層設計決定。
消光比：偏振分光時，S偏振與P偏振的透射率比值，反映偏振純度。
損傷閾值：膜層能承受的最大光功率密度，影響高功率應用。
角度容差：入射光角度偏離設計值時的性能變化，影響系統穩定性。
四、應用示例
光譜分析：將寬譜光分為不同波長范圍，用于光譜儀。
干涉測量：生成參考光與測量光，用于干涉儀。
光學隔離器：結合偏振片，實現光路單向傳輸。
激光系統：分離泵浦光與信號光，或實現偏振控制。
五、優勢與局限
優勢：
結構緊湊，易于集成。
分光比與偏振態可靈活設計。
抗損傷能力優于平板分束器。
局限：
波長范圍受限于膜層材料。
大角度入射時可能引入像差。
膠合面需高精度加工，成本較高。
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