激光具有单色性好、平行度高、能量密度大等特点，自激光器发明以后，激光技术及其应用在很短的时间内就得到了迅猛的发展。除了在军事、医疗、测量等领域的重要应用，激光加工以其可控性强、精度高、成本低、效率高等优点，在加工行业里的应用也日益广泛，具有传统加工方式不可替代的优势。当前，激光制造技术已渗透到诸多高新技术领域和产业，并开始取代或革新某些传统的加工行业，具有非常广阔的市场前景，在国民经济和工业发展中发挥着日益重要的作用。为了适应不同的应用要求，需要对激光束进行等分，本文针对使用薄膜器件实现激光束三等分系统的设计和制备进行了研究。 
　　1 系统设计 
　　1.1 结构设计 
　　对于1064nm的CO2激光器光束的三等分，是通过三个与入射光方向成45°角放置的介质薄膜器件[1]A、B、C来实现的，其结构示意图如下图： 
　　图1 激光束三等分系统的结构示意图 
　　当激光光束以入射能量I0进入分束系统后，首先，在器件A上进行第一次分束，器件A为薄膜分光片，其对1064nm激光的分光能力设计为R1：T1=1：2，即R1=I0/3，T1=2I0/3；其次，透射光T1入射到器件B上进行第二次分光，器件B也是薄膜分光片，其对1064nm激光的分光能力设计为R2：T2=1：1，即R2=I0/3，T2=I0/3；最后T2入射到器件C上进行反射，器件C为薄膜反光片，其对1064nm激光的反射能力设计为全反，则得到T3=I0/3。于是R1=R2=R3=I0/3，即R1：R2：R3=1：1：1，这样就实现了激光光束在同一平面内的三等分。 
　　A、B、C放置在有标有尺寸刻度框架上，每条刻度线对应位置卡槽，用于固定薄膜器件，其相互间距可调，等分的激光束间距也就可以随之调节。 
　　1.2 器件设计 
　　薄膜器件A、B、C均是通过在平板K9玻璃基片上采用电子束沉积相应的膜系而得到的，下面将对三个器件的膜系进行设计。膜系设计所选用的膜料分别为HfO2、SiO2，其中HfO2用于光学薄膜具有硬度高、折射率高、激光损伤阈值高、透过性能好等特点，通过电子束蒸发可以得到很好的光学特性[1]，在制备高性能器件和高能激光方面具有重要的应用[2]。SiO2薄膜是一种常用的低折射率氧化物材料，具有光谱透明范围宽， 膜层牢固、耐磨、抗腐蚀等特点[3]，这两种膜料非常适合用于制备激光分光膜、反射膜。根据系统要求，在1064nm激光45°角度入射的情况下，对A、B、C的膜系设计如下： 
　　A、B镀制分光膜后，为了降低其背面（未镀膜面）的光能量反射损失，还要在背面上镀制减反射膜。减反射膜采用HfO2、MgF2进行设计，膜系采用规整膜系。减反射膜的光谱设计曲线如图5： 
　　2 测试分析 
　　对制备的样品进行光谱测试后，结果如下表： 
　　样品实测三束激光能量值的最大偏差为Rmax-Rmin=0.3%，最大偏差可以根据实际的使用要求，通过膜系设计进行进一步地降低；分束后的激光总能量R1+R2+R3=98.6%
　　3 结束语 
　　研制的薄膜器件除了要满足激光束三等分系统的光谱性能要求，膜系设计过程中选择的膜料，可以确保器件具有较高的抗激光损伤能力。测试结果表明，在误差允许的范围内，激光束薄膜三等分系统可以实现对1064nm激光束的三等分。