激光應用中的濾光片和反光鏡（二）

配置中的第二種鏡片是二向色鏡，也叫做分光鏡，在廣義的epi系統中它通常會有如下規格：少于每英寸10波的表面平面度，少于每英寸1個波的透射波陣面，少于或等于一弧分的楔，40/40的劃痕/挖痕。二向色鏡應該用熔融石英玻璃制成，因為它被放在epi系統的激發路徑和反射路徑中。對于標準的應用，這種鏡片不需要是增透鏡片。這些鏡片被設計成長通濾光片(反射短波光而透射長波光)或者短通濾光片(透射短波光而反射長波光)。在標準的顯微鏡配置中二向色鏡被設計成45度的入射角從而使得激發光的角度改變90度。

在激光應用中，分色鏡有更嚴格的規范要求：在鍍膜之前有小于每英寸1/2個波的表面平面度，小于1/4個波的透射波面畸變，小于5弧秒的楔，以及通常為40/20的劃痕/挖痕。所有的激光鏡片都需要增透鍍膜以減少激光的二次反射和散射，同時增強透射。大多數商業用的顯微鏡號稱是1毫米厚的二向色鏡，這就要使用較厚的熔融石英玻璃才能更容易滿足這些要求。由于以上原因，激光應用系統常常會使用較厚的鏡片/二向色鏡。當大多數的激光鏡片被設計成45度入射角時，一些當前流行的甚至更新版本的共焦顯微鏡使用10-15度入射角鏡片來增加反射率(即增加阻塞)以及使偏振影響最小化。所有以上的規范都被認為是最低限度的要求，因為在某些應用中還要求這些鏡片達到更高的標準。

二向色鏡需要考慮的另外一個因素是激光的偏振。鏡片的設計要求在零度入射角下沒有偏振，但是任何一個鏡片在一定的入射角下都有著起偏器的作用，入射的角度取決于具體的設計。因此，所有激光鏡片都需要考慮激光的偏振性質。見圖2。


對于分色鏡需要考慮的另一個要素是在任何基片例如熔融石英玻璃上鍍膜都會產生應力。這種應力可能很小以至于不易察覺，但確足以在光束中導致極端的散光。較厚的基片基本能夠幫助解決這個問題，但僅僅靠它還有可能不夠。因此，多數制造商會有專門的辦法來中和這種應力，并且這些鏡片的反射特性也要嚴格兼顧到。需要注意的是透射波陣面是依賴于基片的外表面的平整度，通常不受任何涂層的影響。

導致產生應力的另外一個可能原因是安裝該鏡片到系統中的方法。放置該鏡片的45度卡座的表面應該被拋光得類似于基片的表面平整度(例如每英寸1/2個波)，并且任何支撐該鏡片在其位置上的物體不能產生任何不均的壓力。這些影響在TIRF(全內反射顯微鏡)中是最明顯的，并且可能會要求用一個完全定制的的立方體底座來代替標準的顯微鏡底座。

發射片是配置當中的最后一種鏡片了，也經常被叫做隔紫外濾光片。該鏡片的主要功能是阻止激發波段光到達探測器(人的眼睛或是電子探測設備)。它的第二個功能是透射來自目標染料的所需熒光。這就意味著發射片必須高消光阻塞任何透過激發片的光。阻塞通常是用光密度(OD)來衡量，它是透過率(T)的對數，在廣泛的應用領域它的取值范圍在OD 3到OD 6之間。這種鏡片要么是帶通的，要么是長通的，其典型的規格要求為：小于每英寸1波的波陣面，小于一弧分的楔，60/40的劃痕/挖痕。增透鍍膜可以根據特殊的應用進行選擇。

對于激光應用，對發射片的最低要求就跟上面定義也很接近，除了一點，對激光束的阻塞應該最小為OD 6，并且在所有的情況下都應該使用增透鍍膜。這些發射片也被設計成0-5度的入射角，就像許多現代的寬場系統一樣，以減少內部的反射。如下圖3。

此外，在一些特殊的應用中還需要考慮更多的問題。

標準的激光掃描共焦系統

典型的激光掃描單元要求滿足上面列出的規范同時還需要考慮發射片是放在轉輪中還是分流單元中。如果共聚焦顯微鏡只有一個探測器(通常是一個PMT)或使用發射片轉輪來順序成像，那么用于每一個激光束的發射片必須只能過濾那一束激光。多探測器系統則使用發射分光二色鏡來控制光線。這些分色鏡不需要比普通鏡片滿足更多的規格要求，但是在一些應用中需要有增透鍍膜來保證成像質量。

就像上面提及到的，一些新一代的激光掃描單元使用一個普通二向色鏡，其入射角不是45度而可能是10-15度，但是，分光二向色鏡通常是45度入射角。