激光应用中的滤光片和反光镜（二）

配置中的第二种镜片是二向色镜，也叫做分光镜，在广义的epi系统中它通常会有如下规格：少于每英寸10波的表面平面度，少于每英寸1个波的透射波阵面，少于或等于一弧分的楔，40/40的划痕/挖痕。二向色镜应该用熔融石英玻璃制成，因为它被放在epi系统的激发路径和反射路径中。对于标准的应用，这种镜片不需要是增透镜片。这些镜片被设计成长通滤光片(反射短波光而透射长波光)或者短通滤光片(透射短波光而反射长波光)。在标准的显微镜配置中二向色镜被设计成45度的入射角从而使得激发光的角度改变90度。

在激光应用中，分色镜有更严格的规范要求：在镀膜之前有小于每英寸1/2个波的表面平面度，小于1/4个波的透射波面畸变，小于5弧秒的楔，以及通常为40/20的划痕/挖痕。所有的激光镜片都需要增透镀膜以减少激光的二次反射和散射，同时增强透射。大多数商业用的显微镜号称是1毫米厚的二向色镜，这就要使用较厚的熔融石英玻璃才能更容易满足这些要求。由于以上原因，激光应用系统常常会使用较厚的镜片/二向色镜。当大多数的激光镜片被设计成45度入射角时，一些当前流行的甚至更新版本的共焦显微镜使用10-15度入射角镜片来增加反射率(即增加阻塞)以及使偏振影响最小化。所有以上的规范都被认为是最低限度的要求，因为在某些应用中还要求这些镜片达到更高的标准。

二向色镜需要考虑的另外一个因素是激光的偏振。镜片的设计要求在零度入射角下没有偏振，但是任何一个镜片在一定的入射角下都有着起偏器的作用，入射的角度取决于具体的设计。因此，所有激光镜片都需要考虑激光的偏振性质。见图2。


对于分色镜需要考虑的另一个要素是在任何基片例如熔融石英玻璃上镀膜都会产生应力。这种应力可能很小以至于不易察觉，但确足以在光束中导致极端的散光。较厚的基片基本能够帮助解决这个问题，但仅仅靠它还有可能不够。因此，多数制造商会有专门的办法来中和这种应力，并且这些镜片的反射特性也要严格兼顾到。需要注意的是透射波阵面是依赖于基片的外表面的平整度，通常不受任何涂层的影响。

导致产生应力的另外一个可能原因是安装该镜片到系统中的方法。放置该镜片的45度卡座的表面应该被抛光得类似于基片的表面平整度(例如每英寸1/2个波)，并且任何支撑该镜片在其位置上的物体不能产生任何不均的压力。这些影响在TIRF(全内反射显微镜)中是最明显的，并且可能会要求用一个完全定制的的立方体底座来代替标准的显微镜底座。

发射片是配置当中的最后一种镜片了，也经常被叫做隔紫外滤光片。该镜片的主要功能是阻止激发波段光到达探测器(人的眼睛或是电子探测设备)。它的第二个功能是透射来自目标染料的所需荧光。这就意味着发射片必须高消光阻塞任何透过激发片的光。阻塞通常是用光密度(OD)来衡量，它是透过率(T)的对数，在广泛的应用领域它的取值范围在OD 3到OD 6之间。这种镜片要么是带通的，要么是长通的，其典型的规格要求为：小于每英寸1波的波阵面，小于一弧分的楔，60/40的划痕/挖痕。增透镀膜可以根据特殊的应用进行选择。

对于激光应用，对发射片的最低要求就跟上面定义也很接近，除了一点，对激光束的阻塞应该最小为OD 6，并且在所有的情况下都应该使用增透镀膜。这些发射片也被设计成0-5度的入射角，就像许多现代的宽场系统一样，以减少内部的反射。如下图3。

此外，在一些特殊的应用中还需要考虑更多的问题。

标准的激光扫描共焦系统

典型的激光扫描单元要求满足上面列出的规范同时还需要考虑发射片是放在转轮中还是分流单元中。如果共聚焦显微镜只有一个探测器(通常是一个PMT)或使用发射片转轮来顺序成像，那么用于每一个激光束的发射片必须只能过滤那一束激光。多探测器系统则使用发射分光二色镜来控制光线。这些分色镜不需要比普通镜片满足更多的规格要求，但是在一些应用中需要有增透镀膜来保证成像质量。

就像上面提及到的，一些新一代的激光扫描单元使用一个普通二向色镜，其入射角不是45度而可能是10-15度，但是，分光二向色镜通常是45度入射角。