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棱鏡與反射鏡的選擇

發布時間:2021-02-02 11:31:59 瀏覽量:6123 作者:Joe

摘要

反射鏡在各種各樣的係統中有很多的使用,尤其是在光學工作台的設計當中。但是現在已有很多光學設計在原型設計階段轉向使用棱

鏡。棱鏡的替代使用,可以減少準直工作量。縮小係統的整體(ti) 尺寸。當然反射鏡相比於(yu) 棱鏡也有很多優(you) 點,到底使用反射鏡還是棱鏡很

大程度上取決(jue) 於(yu) 設計的複雜度和設計目的,下麵分別就反射鏡和棱鏡來簡要介紹下。

正文


反射鏡在各種各樣的係統中有很多的使用,尤其是在光學工作台的設計當中。但是現在已有很多光學設計在原型設計階段轉向使用棱

鏡。棱鏡的替代使用,可以減少準直工作量。縮小係統的整體(ti) 尺寸。當然反射鏡相比於(yu) 棱鏡也有很多優(you) 點,到底使用反射鏡還是棱鏡很

大程度上取決(jue) 於(yu) 設計的複雜度和設計目的,下麵分別就反射鏡和棱鏡來簡要介紹下。


使用反射鏡

1. 當係統尺寸不是一個(ge) 常數時,可以使用反射鏡係統。

2. 對於(yu) 係統工作波長範圍內(nei) 的光會(hui) 被大部分種類玻璃強烈吸收的時候,常使用反射鏡。

3. 對於(yu) 高功率激光器,即便不會(hui) 出現工作波長被大部分種類玻璃強烈吸收,而隻是被部分吸收的情況下,由於(yu) 玻璃中的任何氣泡或者

摻雜物都會(hui) 優(you) 先吸收,從(cong) 而有可能破壞棱鏡,這種情況下,也常使用反射鏡。

4. 在更關(guan) 注靈活性這一係統參數的時候,也常常使用更加方便的反射鏡。

此外,使用反射鏡還可以減輕係統的重量。但是反射鏡設計的主要缺點在於(yu) 反射鏡的固定、放置和準直較為(wei) 麻煩,而且後續容易產(chan) 生變

化。而這恰恰是棱鏡的優(you) 點。

在效率方麵, 金屬膜反射鏡(通常是標準反射鏡鍍膜)有一個(ge) 顯著的效率損耗,標準的金屬反射鏡一般不會(hui) 超過90%的效率,其餘(yu) 部

分要麽(me) 被散射了,要麽(me) 被吸收了。當然,可以在反射鏡上鍍上某種特定的電介質膜來適應某些特定的波長從(cong) 而獲得高反射的反射鏡,但

這會(hui) 增加額外的費用。


使用棱鏡

1. 棱鏡工作與(yu) 反射鏡類似,都是基於(yu) 反射,作為(wei) 一個(ge) 單一元件,一個(ge) 有適當容差值的棱鏡可以避免使用反射鏡過程中出現的固定、放置和準直問題。如下圖,一個(ge) 五角棱鏡,如果不考慮棱鏡與(yu) 入射光的小準直誤差,五角棱鏡總是能將入射光偏轉90°。而根據反射定律,一個(ge) 反射鏡的任何準直誤差都會(hui) 加倍。

2. 棱鏡還可以用於(yu) 衍射元件,一個(ge) 單獨的楔形棱鏡可以使激光偏離一定的角度,一個(ge) 楔形棱鏡對可以在一維平麵內(nei) 擴展激光束或者改

變它的橢圓率。

但是,需要注意的是,當棱鏡的入射麵或者出射麵和入射光有一定角度的時候,都會(hui) 產(chan) 生像差


在效率方麵,當反射表麵是幹淨且沒有缺陷的時候,棱鏡內(nei) 表麵全反射的效率是100%,當然還存在棱鏡入射麵和出射麵上玻璃-空氣

交界處的菲涅爾損耗,但是可以通過在棱鏡入射麵和出射麵上鍍增透膜來減少這一部分損耗。


棱鏡相比於(yu) 反射鏡還要一點好處,當整個(ge) 係統處於(yu) 一個(ge) 給定的均勻的溫度變化環境之中時,整個(ge) 棱鏡會(hui) 整體(ti) 地擴張或者縮小,對於(yu) 整個(ge)

光學係統來產(chan) 生的影響較小,而當使用反射鏡的時候,由於(yu) 反射鏡和固定反射鏡裝置由不同的金屬製成,所以會(hui) 對溫度有不同的響應,

從(cong) 而相比棱鏡,對整個(ge) 係統產(chan) 生更多更差的影響。


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