ビームスプリッター

ビームスプリッターの概要

ビームスプリッター（英: Beam splitter）は、入射した光を複数の方向に分割するための光学的装置です。通常、光束は二方向に分かれ、そのプロセスでは光を透過、反射、あるいは偏光成分に分離します。この技術は、光学ピックアップデバイスや反射型液晶プロジェクタ、光通信機器、光子乱数発生器など、さまざまな用途に利用されています。

特に、反射光と透過光の強度がほぼ1:1である装置は「ハーフミラー」として知られており、特定の構造を持つ板状のデバイスもこの名で呼ばれてます。

ビームスプリッターの構造とタイプ

ビームスプリッターには、いくつかの構造的タイプがあり、最も一般的にはプリズム型、平面型、ウェッジ基板型が存在します。プリズム型は、例えば2つの直角プリズムを接合したものがあり、その接合面には誘電体多層膜や金属薄膜のコーティングが施されています。このタイプはキューブビームスプリッターとしても知られています。これに対し、よりシンプルなモデルは薄いガラス膜から構成されています。

一般的な応用例の一つに、CDなどの光ディスク読み取り装置が挙げられます。これらのデバイスでは、レーザー光がビームスプリッターによって反射層に当たり、そこからの反射光が再び同じビームスプリッターで分離され、光検出器に導かれます。また、偏光ビームスプリッターと1/4波長板が活用され、反射光が半導体レーザーに直接入射しないように工夫されています。この過程において、ビームが複数に分かれることで、トラッキング信号を取得することが可能です。

干渉計としての応用

ビームスプリッターは、可干渉光を2つに分割し、異なる光路を通すことで干渉計に利用されることもあります。この方法では、光路長にわずかな差が生じることを検出することが可能です。この特性は、精密な光学測定において非常に重要です。

ハーフミラーの利用法

ハーフミラーは、観察対象に気づかれずに観察するための用途でも用いられます。具体的には、明るい室内の壁にハーフミラーを設置し、その裏側にカメラを隠すことができます。この配置により、室内からはハーフミラーが通常の鏡に見えるため、カメラが見えることはありませんが、実際にはカメラが室内の様子を撮影しています。また、ライダーのヘルメットの風防や眼鏡のレンズをハーフミラーに加工することで、その利用者の表情や視線を隠すことが求められる場面でも役立ちます。これは、相手に気付かれずに観察するための工夫として広く利用されています。

関連技術

ビームスプリッターに関連する技術としては、マジックミラーやダイクロイックミラー、コールドミラーなどがあります。ダイクロイックミラーは特定の波長の可視光を反射するため、色分解の用途に用いられ、コールドミラーは可視光を反射し赤外光を透過する特性を持っています。これらの技術は、光学機器の多様な応用を可能にし、科学技術の発展に寄与しています。

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