¿Qué es un Separador de Haces?
Un separador de haces es un componente óptico que se utiliza para dividir un haz de luz en dos haces distintos.
En los diagramas de trayectorias ópticas, los separadores de haces se representan a veces con las siglas BS o B/S. Cuando la luz atraviesa un separador de haces, se divide en dos componentes: uno que se transmite a través del separador y otro que se refleja. La proporción entre la luz transmitida y la luz reflejada está determinada por el diseño del separador de haces, y puede variar desde una relación de 1:1 hasta una de 2:8.
En ocasiones, cuando la relación es de 1:1, se denomina medio espejo. Aunque la relación suele ser fija, existen dispositivos que permiten dividir la luz de manera arbitraria al combinarlos con placas de ondas u otros elementos. Además, los haces de luz separados también pueden ser recombinados al hacerlos pasar a través de otro separador de haces.
Usos de los Separadores de Haces
Los separadores de haces se emplean principalmente en instrumentos ópticos como cámaras y microscopios. Existen dos tipos comunes de separadores de haces: los de tipo cubo y los de tipo placa.
Los separadores de haces de tipo cubo están compuestos por dos prismas laminados en ángulo recto. Estos se utilizan cuando se requiere un sistema óptico compacto o cuando es necesario alinear con precisión las trayectorias de la luz transmitida y reflejada. Por otro lado, los separadores de haces de tipo placa están fabricados con vidrio delgado que cuenta con un revestimiento especial. Estos son ampliamente utilizados en microscopios ópticos de fluorescencia.
En términos generales, los separadores de haces de tipo cubo suelen ser más costosos que los de tipo placa. Esto se debe a las características específicas de su diseño y fabricación. Sin embargo, los separadores de haces de tipo placa son más asequibles y son utilizados en aplicaciones donde se requiere un menor costo.
Principio de los Separadores de Haces
Los separadores de haces permiten separar un haz en dos al reflejar parte de la luz a través de una multicapa dieléctrica. Hay dos tipos de separadores de haces: de cubo y de placa, y el principio difiere según la forma.
1. Forma de Cubo
Los separadores de haces cúbicos están formados por dos prismas en ángulo recto con una película óptica, denominada multicapa dieléctrica, laminada en sus superficies de unión. Ajustando el grosor de la película multicapa dieléctrica, puede modificarse la relación entre la luz reflejada y la transmitida. Una característica del tipo cúbico es que el ángulo de incidencia de la luz en el separador de haces es de 0°. Como resultado, pueden producirse reflexiones en el eje coaxial de la luz incidente y retornar como luz parásita en la dirección de la fuente luminosa.
2. Tipo de Placa
El tipo placa tiene una multicapa dieléctrica depositada sobre una placa plana de vidrio. El tipo de placa permite que la luz entre a 45°, por lo que es menos probable que se produzca luz parásita como en el tipo de cubo, pero la luz transmitida se refracta hacia fuera, lo que da lugar a una diferencia de trayectoria óptica con la luz reflejada. Por lo tanto, la alineación en el sistema óptico es importante, y debe tenerse cuidado, ya que la extracción e inserción frecuentes pueden provocar rápidamente una desalineación de los ejes, etc.
Tipo de Separadores de Haces
Existen dos tipos de Separadores de haces, en función de las características de polarización del haz reflejado
1. Separadores de Haces no Polarizados (NPBS)
Los Separadores de haces no polarizados simplemente dividen el haz y no tienen polaridad. Se utilizan en diversas aplicaciones ópticas y son indispensables en microscopía y óptica de interferencia.
Suelen tener una codificación a base de cromo en el lado reflectante y ninguna en el lado transmisivo. Por lo tanto, es importante tener en cuenta que la intensidad de los dos haces divididos puede ser muy diferente si la trayectoria incidente es incorrecta. Como ya se ha mencionado, cuando la relación entre la luz transmitida y la reflejada es de 1:1, el haz se denomina semiespejo y también se utiliza para la iluminación descendente coaxial, que es un tipo de iluminación de inspección. Con la iluminación de caída coaxial, la luz positiva reflejada del objeto se puede captar de forma eficaz y se puede adquirir una imagen limpia.
2. Separadores de Haces Polarizantes (PBS)
Separadores de haces para separar los haces en polarización S y P. Se utilizan en equipos de litografía de semiconductores y cristales líquidos, óptica de interferencia y diversos instrumentos de medición, y se emplean como elementos para crear un estado polarizado a partir de un estado no polarizado utilizando las características de la luz polarizada P que se transmite y la luz polarizada S que se refleja. Su relación de extinción es elevada, a menudo en torno a 1.000:1, dependiendo del producto.
Combinando un separador de haces polarizador con una placa de ondas, es posible dividir la luz en cualquier proporción deseada: la luz polarizada linealmente que pasa a través de una placa de ondas de cuarto de pulgada puede cambiar su ángulo de polarización según el ángulo de la placa de ondas. Si se coloca un divisor de haces polarizador detrás de la trayectoria óptica de la placa de ondas, es posible crear un dispositivo en el que el divisor de haces pueda dividir el haz en una relación de intensidad arbitraria ajustando el ángulo de la placa de ondas.
Más Información sobre el Separador de Haces
Diferencia entre Separadores de Haces y Prismas
La diferencia entre un divisor de haz y un prisma es la aplicación. Un separador de haces cúbico consta de dos prismas en ángulo recto. Por un lado, se forma una fina película óptica en la pendiente del prisma para que actúe como separador de haces y se une al otro prisma para crear una forma cúbica. Al utilizar dos prismas, la película óptica delgada no está en contacto directo con el aire, lo que evita su degradación.
Los prismas se utilizan para utilizar activamente la refracción para cambiar la trayectoria óptica y la espectroscopia, pero cuando se utilizan como separadores de haces, no hay refracción de la luz transmitida y el elemento óptico utiliza la reflexión y la transmisión.