프리즘이라고 하면 일반적으로 분산 프리즘을 지칭하는 경우가 많다. 하지만, 분산 프리즘 이외에도 편광 프리즘, 반사 프리즘 등 그 용도에 따라 종류가 매우 다양하다.
일반적인 분산 프리즘을 통과하는 빛의 분산 By Lucas Vieira - 자작, 퍼블릭 도메인, 링크
일반적인 분산 프리즘의 경우 파장에 따른 굴절률 차이를 이용해 빛을 분산시켜준다. 프리즘의 꼭지각 $\alpha$와 빛의 입사각 $\theta_{i1}$에 따라 굴절 각도가 달라지는데, 특정 입사각에서 굴절되는 각도 $\delta$가 최소가 된다. 이를 minimum deviation이라고 하며, 따라서 최솟값 $\delta_m$을 측정하면 파장별 굴절률 $n$을 정확하게 측정할 수 있다.
$$ n= \frac{sin[\frac{\delta_m+\alpha}{2}]}{sin(\alpha/2)}$$
분산 프리즘의 한 종류인 Pellin-Broca prism은 어떤 파장의 빛이 들어오더라도 굴절 - 반사 - 굴절 과정을 통해 입사하는 방향에 대해 최소 90도로 빛을 내보낸다.
Scheme of Pellin -Broca prism By The original uploader was DrBob at English Wikipedia. - Transferred from en.wikipedia to Commons., CC BY-SA 3.0, Link
Cube polarizer는 두 개의 프리즘을 겹쳐 놓은 것으로, 편광소자로 활용된다.
반사 프리즘의 경우 전반사를 이용해 빛을 반사시켜준다. Porro prism은 LASER광학에서 많이 사용하는 반사 프리즘이다. 반사 프리즘이이 수행하는 역할은 거울로도 수행할 수 있기 때문에, 거울을 사용하지 않고 굳이 프리즘을 사용하는 이유가 있는지 궁금할 수 있다. 거울은 보통 평평한 표면에 금속, 혹은 dielectric을 코팅하여 사용하는데, 이는 온도와 같은 환경의 영향을 많이 받는다. 하지만 Prism은 전반사를 이용하기 때문에 외부환경 요인의 영향을 많이 받지 않아 극한의 상황에서도 사용할 수 있다. 또 Dove prism 과 rhomboid prism, right-angle prism등은 거울과 달리 방향뿐만 아니라 편광상태도 변경한다.
프리즘은 이외에도 아주 짧은 펄스의 선폭을 시간적으로 약 1000배정도 늘려 펄스 에너지를 증폭한 뒤, 다시 압축시키는 Chirped pulse amplification (CPA) 기술에도 활용되었다. 최근에는 프리즘이 아닌 grating을 많이 사용한다.
Scheme of CPA By Taken (and slightly modified) from LLNL S&TR of September 1995. [1], Public Domain, Link
