快速了解离轴抛物面反射镜
发布时间：2024-05-15 10:38:14
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离轴抛物面反射镜（Off Axis Parabolic Mirror，OAP）是铝基底表面镀金属反射膜的反射镜，其反射表面是从母抛物面中截取的一部分，基于几何抛物面的原理，可以把平行入射的准直光束聚焦到焦点上，也能够把点光源准直为平行光。
透镜通常会存在色差问题。 光学材料的折射率不但与材料本身的物理性质有关，还与波长有关，同一种光学材料，波长越短、折射率越高，焦距越长，因此传统透镜无法将所有波长的光聚焦到同一点上，从而产生色散。 离轴抛物面反射镜准直发散光或聚焦准直光时不会产生球差和色差。 单透镜有球差，是因为靠近光轴的光线聚焦到比较远的地方，远离光轴的光线聚焦到更靠近透镜的地方，在横向所有光线不能交于一点，而是形成了一个模糊的圆。
球面反射镜和球面透镜一样存在球差，远轴光线聚焦近，近轴光线聚焦远。
球面反射镜（左）聚焦平行光（中）和抛物面反射镜（右）示意图
但在使用抛物面反射镜时，根据抛物线几何性质，|BC|=|BF|，|AD|=|AF|， 所以平行于抛物线轴线的光被抛物面反射镜反射后都会聚焦到焦点F，没有球差 。 其中∠BFA为抛物面反射镜的离轴角，即反射镜的光轴与焦轴间的角度，一般来说离轴角设计为90°或更小角度。
抛物面反射镜离轴角示意图
如果点光源放在抛物面的焦点处，会阻挡一部分入射光线，所以仅使用抛物面镜的一部分，让光束离轴入射，这就是离轴抛物面反射镜。
离轴抛物面镜结构示意图
离轴抛物面镜的基底材料一般为铝，采用超精密数控加工车床将部分镜面切割独立加工出来。 介质膜对角度相对敏感，而反射镜表面镀的金属膜对角度和偏振相对不敏感。
通过上文我们了解到，当需要对光源准直和会聚且想尽可能回避球差、色差的时候，通常会考虑使用离轴抛物面反射镜。 相对于介质膜来说，金属膜的工作范围特别宽， 但不同金属膜的工作波长不同，因此被作为选型的要点。
不同膜层的工作波长对比
带保护金膜波长与反射率曲线
带保护银膜波长与反射率曲线
带保护紫外增强铝膜波长与反射率曲线
另一个在选择离轴抛物面反射镜时必须要考虑的参数是焦距，有反射焦距和抛物线焦距两种，通常反射焦距是抛物线焦距的两倍，焦距影响系统的分辨能力、成像效果，以及整体长度。 LBTEK有反射焦距15.0mm-203.2mm的不同型号可供选择。
在离轴抛物面反射镜的基础上加以设计可以得到反射式准直器，不需要调节就能准直不同波长的光，常用于准直宽谱光源系统、红外光束准直/耦合系统以及多色光耦合系统。
反射式准直器示意图
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