表面光洁度(划痕/麻点)
目前光学行业对于光学元件表面检测的执行标准,大多是国标(GB/T 1185-2006)或美国军用标准(MIL-PRF-13830B),本文表面光洁度参考美国军用标准(MIL-PRF-13830B)。
表面光洁度(surface quality)是光学零件有效通光面积表面缺陷的最大允许尺寸和定量描述,一般用数值表示: S/D(scratch/dig),就是光学元件图纸中常看到的60-40/40-20等这样的数值。 前者限制划痕的大小,后者限制麻点的大小。
规定将长宽比大于4:1的表面缺陷定于为划痕,长宽比小于4:1的定义为麻点。
透射波前差
波前是光波具有恒定相位的表面。 由于波前垂直于波的传播方向,因此准直光具有平面波前,而汇聚或发散光具有弯曲波前。 光学元件的像差会导致透射或反射波前发生畸变,这称为透射或反射波前误差。
透射波前差-zygo实测图
透射波前误差(TWE),是用于衡量光通过光学元件时的性能。 与表面形状测量不同,透射波前测量包括来自材料的前表面和后表面、楔形和均匀性的误差。 这种整体性能指标可以更好地了解光学器件的实际性能。 按瑞利判据,当按绝对值计的最大波像差小于 1/4 波长时,可认为系统是完善的,因此LBTEK的光学系统的透射波前差指标都会控在λ/4及以内。
曲率半径
曲率半径是指光学元件的顶点与曲率中心之间的距离。
该半径可以为正值、零或负值,具体要取决于该表面是凸面、平面还是凹面。 如果知道曲率半径值,则可以确定光线穿过透镜的光学路径长度。
焦距
厚透镜是具有明显厚度的透镜,常见的真实透镜都是有明显厚度的,之所以称为“厚”,是为了与薄透镜这一理想的假设区分开。 而镜片厚度为d的厚透镜焦距f表达式如下:
数值孔径
透镜的数值孔径是来自焦点的边缘光线角度θ的正弦值与介质折射率的乘积。 空气中n=1,当透镜聚焦于无限远处时得到:
光纤的数值孔径(Numerical aperture, NA)是最大入射角的正弦值,这样透射的光束可以在纤芯中传播。 当光从空气进入光纤时,n0=1,界面处根据斯涅耳定律,得到:
应力
物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,单位面积上的内力称为应力。
参考文献:
[1] 张以谟.应用光学[M].第三版.电子工业出版社. 2008