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非球面透镜
      [2009-11-9]

在光学系统中使用非球面的表面,可以在光斑大小方面取得更好的性能,或是在系统中只需使用较少的元件即可取得与原先类似的性能。用常规的抛光流程是很难制作出这些非球面表面的。润之的金刚石切削设施中包括两轴机床,它们可以制作具有非球面几何结构的精确光学元件表面。适于进行此类机械加工的红外材料有锗、硒化锌、硫化锌和硅。

下面的草图显示的是一个平凸型非球面透镜部件,包括各个非球面曲线参数的定义。

其中:
·   R 为顶点的曲率半径 (基圆半径)
·   K 为圆锥常数
·   A4...A20 为非球面系数
对于只含有一个元件的透镜设计,设计者可以使用一个非球面表面以校正球差,这样,理论上的光斑大小只受到衍射作用的限制。下表显示的是,当一束在1/e2点处直径为 21 mm 的高斯光束( M2=1)照射在焦距为 2.50” 的各种透镜上时形成的理论光斑大小。
其中:
·   R 为顶点的曲率半径 (基圆半径)
·   K 为圆锥常数
·   A4...A20 为非球面系数
对于只含有一个元件的透镜设计,设计者可以使用一个非球面表面以校正球差,这样,理论上的光斑大小只受到衍射作用的限制。下表显示的是,当一束在1/e2点处直径为 21 mm 的高斯光束( M2=1)照射在焦距为 2.50” 的各种透镜上时形成的理论光斑大小。

其中:
·   R 为顶点的曲率半径 (基圆半径)
·   K 为圆锥常数
·   A4...A20 为非球面系数
对于只含有一个元件的透镜设计,设计者可以使用一个非球面表面以校正球差,这样,理论上的光斑大小只受到衍射作用的限制。下表显示的是,当一束在1/e2点处直径为 21 mm 的高斯光束( M2=1)照射在焦距为 2.50” 的各种透镜上时形成的理论光斑大小。
                                         
透镜类型

平凸透镜
凹凸透镜
球面透镜
理论光斑大小

106µm
84µm
41µm
 
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