光學(xué)濾光片生�(chǎn)�(guī)格參�(shù)
在元件或系統(tǒng)的設(shè)�(jì)和生�(chǎn)�(guò)程中利用光學(xué)參數(shù)�(guī)格可使該元件或系�(tǒng)精確�(dá)到特定的性能要求，尤其是光學(xué)濾光片，光學(xué)參數(shù)�(guī)格非常有�，原因有以下兩點(diǎn)� 首先，它們可以指定決定系�(tǒng)性能的可接受的關(guān)鍵參�(shù)限值；其次，它們能夠確定應(yīng)花在生產(chǎn)上的資源的數(shù)量（即時(shí)間和成本��
光學(xué)系統(tǒng)的參�(shù)�(guī)格過(guò)低或�(guò)高都�(huì)影響其性能，從而造成不必要的資源浪費(fèi)。如果未正確�(shè)定所有必要的參數(shù)，則�(huì)�(dǎo)致規(guī)格過(guò)低，從而使性能降低� 如果�(guò)于嚴(yán)格地定義系統(tǒng)參數(shù)而不考慮光學(xué)或機(jī)械要求中的任何變�，則�(huì)�(dǎo)致規(guī)格過(guò)高，從而使成本和生�(chǎn)難度增加�
為了了解光學(xué)�(guī)�，首先弄清楚它們的含義是非常重要的� 為了�(jiǎn)化日益繁多的�(shù)�，請(qǐng)考慮為透鏡� 反射鏡和窗口片使用最常用的生�(chǎn)�(guī)格、表面規(guī)格和材料�(guī)�� 濾光�、偏振片�棱鏡、分光鏡、光柵也具有許多這類光學(xué)�(guī)�，因此了解最常用的規(guī)格將� 您了解幾乎所有光�(xué)�(chǎn)品的�(guī)格提供最�(jiān)�(shí)的基�(chǔ)�
一、生�(chǎn)�(guī)�
直徑公差
圓形光學(xué)元件的直徑公差提供了一�(gè)可接受的直徑值范圍� 此生�(chǎn)�(guī)格會(huì)因制作光�(xué)�(chǎn)品的某些光學(xué)加工公司的技�(shù)水平和能力而有所不同。雖然直徑公差不�(huì)�(duì)光學(xué)�(chǎn)品本身的光學(xué)性能�(chǎn)生任何影響，但如果要在任何一種固定器上安裝光�(xué)�(chǎn)�，則它是您必須考慮的一種非常重要的�(jī)械公差� 例如，如果透鏡的直徑與其標(biāo)稱值存有偏差，則有可能使已安裝的組件中的機(jī)械軸偏離光學(xué)�，從而導(dǎo)致光的偏心（�1）� 通常，直徑的生產(chǎn)公差為：+0.00/-0.10 mm表示一般質(zhì)量，+0.00/-0.050 mm表示精密�(zhì)��+0.000/-0.010 mm則為高質(zhì)�.
�1� 平行光的偏心
中心厚度公差
光學(xué)元件（最典型的是透鏡）的中心厚度，測(cè)量的是光�(xué)元件中心部分的材料厚�。中心厚度是通過(guò)透鏡的機(jī)械軸�(lái)�(cè)量的，該�(jī)械軸是作為透鏡外部邊緣之間的軸�(lái)定義的� 透鏡中心厚度的變化會(huì)影響光學(xué)� �，這是�?yàn)橹行暮穸燃捌淝拾霃�?huì)決定光線穿過(guò)透鏡的光�(xué)路徑�(zhǎng)度。通常，中心厚度的生產(chǎn)公差為： +/-0.20 mm表示一般質(zhì)��+/-0.050 mm表示精密�(zhì)��+/-0.010 mm則為高質(zhì)�.
曲率半徑
曲率半徑是指光學(xué)元件的頂�(diǎn)與曲率中心之間的距離。該半徑可以為正�、零或負(fù)�，具體要取決于該表面是凸�、平面還是凹�。如果知道曲率半徑�，則可以確定光線穿過(guò)透鏡或反射鏡的光�(xué)路徑�(zhǎng)度，同時(shí)還對(duì)表面功率起著重要的決定作�� 曲率半徑的生�(chǎn)容差通常�+/-0.5，但在精確應(yīng)用中也可低至+/-0.1%，或在需要極高的�(zhì)量情況下�+/-0.01%�
h3>中心
透鏡的中心也稱為向心性或離心�，是根據(jù)光束偏差Δ（方程式1）而指定的。一旦給定了光束偏差，則可以通過(guò)一種簡(jiǎn)單的�(guān)系來(lái)�(jì)算楔角W（方程式2�� 透鏡的離心量是機(jī)械軸與光�(xué)軸物理偏離的距離。透鏡的機(jī)械軸僅為透鏡的幾何軸，是由其外部的柱面來(lái)定義�� 透鏡的光�(xué)軸是由光�(xué)表面�(lái)定義�，它是連接各表面曲率中心的�。要�(jìn)行向心性測(cè)�，請(qǐng)將透鏡置于茶杯中，�(duì)其施�� �(duì)透鏡施加的壓力會(huì)自動(dòng)聚集在茶杯中心第一�(gè)表面的曲率中�，并且該中心還會(huì)� 旋轉(zhuǎn)軸對(duì)齊（�2）。沿著此旋轉(zhuǎn)軸射入的平行光將�(huì)穿過(guò)透鏡，到�(dá)后焦平面的焦�(diǎn)�。當(dāng)透鏡隨著茶杯的旋�(zhuǎn)而旋�(zhuǎn)�(shí)，透鏡中的任何離心性都�(huì)使聚焦光束分�，并在后焦平面形成一�(gè)半徑� Δ 的圓軌跡（圖1）�
�2: 中心度測(cè)�
(1)�
(2)�
其中W表示楔角，通常�(bào)告為弧分，n表示折射��
平行�
平行度描述的是兩�(gè)平行表面之間的相互關(guān)�。它在指定窗口片和偏振片等元件時(shí)很有�，其中平行表面是提高系統(tǒng)性能的理想平�，這是�?yàn)樗鼈兛梢宰畲笙薅鹊販p少畸�，否則該畸變�(huì)降低圖像或光� �(zhì)量。通常，該容差范圍�5弧分直至幾弧��
角度公差
在棱鏡和分光鏡等元件中，各表面之間所�(chǎn)生的角度�(duì)光學(xué)�(chǎn)品的性能具有重要的影�。角度公差通常使用�(zhǔn)直望�(yuǎn)鏡組件�(jìn)行測(cè)�，其光源系統(tǒng)�(huì)�(fā)射平行光� �(zhǔn)直望�(yuǎn)鏡將圍繞光學(xué)�(chǎn)品的表面�(jìn)行旋�(zhuǎn)，直至所�(chǎn)生的菲涅爾反射回到該表面，在檢測(cè)的表面頂部產(chǎn)生一�(gè)光點(diǎn)。這就�(yàn)證了平行光束正好垂直入射到該表面。然�，整�(gè)�(zhǔn)直望�(yuǎn)鏡組件會(huì)繞著光學(xué)�(chǎn)品旋�(zhuǎn)至下一�(gè)光學(xué)表面，并且會(huì)重復(fù)此過(guò)�。圖3顯示了用于測(cè)量角度公差的通用�(zhǔn)直望�(yuǎn)鏡設(shè)�?？梢允褂脙蓚�(gè)�(cè)量位置之間的角度差來(lái)�(jì)算兩�(gè)光學(xué)表面的公差� 角度公差的范圍可以從幾弧分降至幾弧秒�
�3� 用于�(cè)量角度公差的自準(zhǔn)直儀
倒角
玻璃角非常易�，因此，在處理或安裝元件�(shí)保護(hù)好它們非常重�。保�(hù)這些玻璃角的最常用方法是將這些邊緣斜切成倒角。倒角可作為保�(hù)槽來(lái)防止邊緣出現(xiàn)缺口。它們由其表面的寬度和角度來(lái)定義（圖4��
�4� 光學(xué)透鏡上的倒角
倒角的最常見(jiàn)切割角度�45°，并且該表面寬度是由光學(xué)�(chǎn)品的直徑�(lái)確定�� 其直徑小�3.00mm的光�(xué)�(chǎn)品（如微透鏡或微棱鏡）通常不需要切成倒角，這是�?yàn)楹芸赡軙?huì)在切削的�(guò)程中�(chǎn)生邊緣缺�。值得注意的是，對(duì)于很小的曲率半徑，例�，當(dāng)透鏡的直徑大于等�0.85 x曲率半徑�(shí)，無(wú)需切成倒角，這是�?yàn)橥哥R表面和邊緣之間會(huì)形成很大的角度。對(duì)于所有其他直�，表1提供了最大的表面寬度�
�1：倒角�
直徑 | 倒角的最大表面寬� |
3.00mm- 5.00mm | 0.1mm |
5.01mm -25.4mm | 0.25mm |
25.41mm -50.00mm | 0.3mm |
50.01mm - 75.00mm | 0.4mm |
通光孔徑
通光孔徑是指光學(xué)元件的直徑或必須滿足各種�(guī)格的光學(xué)元件的尺�。除通光孔徑以外，制造商并不能確保光�(xué)�(chǎn)品符合指定的�(guī)�。由于生�(chǎn)的限�，實(shí)際上是不可能生產(chǎn)出完全等同于光學(xué)�(chǎn)品的直徑或長(zhǎng)乘以寬的通光孔徑。表2顯示了透鏡的一般通光孔徑�
�5� 此圖列出�濾光�的通光孔徑和直�
�2：通光孔徑公差
| 通光孔徑 | 直徑 |
3.00mm -10.00mm | 90% 直徑 |
10.01mm - 50.00mm | 直徑 -1mm |
�50.01mm | 直徑 -1.5mm |
�、表面規(guī)�
表面�(zhì)�
光學(xué)表面的質(zhì)量用�(lái)衡量光學(xué)�(chǎn)品表面特�，并且涵蓋了一些劃痕和坑點(diǎn)等瑕�。這些表面的大部分瑕疵純粹是表面上的瑕�，并不會(huì)�(duì)系統(tǒng)性能�(chǎn)生很大的影響，雖�，它們可能會(huì)使系�(tǒng)通光量出�(xiàn)微小的下滑，使散射光出現(xiàn)更細(xì)微的散射。然�，有些表面會(huì)�(duì)這些影響更敏�，如�(1)圖像平面的表�，因?yàn)檫@些瑕疵會(huì)�(chǎn)生聚�，以�(2)具有高功率級(jí)別的表面，因?yàn)檫@些瑕疵會(huì)增加能量吸收并毀壞光�(xué)�(chǎn)�。表面質(zhì)量最常用的規(guī)格是由MIL-PRF-13830B�(shuō)明的劃痕和坑�(diǎn)�(guī)�。通過(guò)將表面的劃痕與在受控的照明條件下提供的一系列�(biāo)�(zhǔn)劃痕�(jìn)行對(duì)�，來(lái)確定劃痕名稱。因�，劃痕名稱不是描述其�(shí)際的劃痕，而是根據(jù)MIL�(guī)格將其與�(biāo)�(zhǔn)的劃痕�(jìn)行比較。然�，坑�(diǎn)名稱直接與表面的�(diǎn)或小坑有�(guān)?？狱c(diǎn)名稱是通過(guò)以微米計(jì)的坑�(diǎn)直徑除以10�(lái)�(jì)算的，通常劃痕坑點(diǎn)�(guī)格在80�50之間將視為標(biāo)�(zhǔn)�(zhì)�，在60�40之間為精確質(zhì)�，而在20�10之間將視為高精度�(zhì)��
表面平面�
p>表面平面度是一種測(cè)量表面精度的�(guī)格類�，它用于�(cè)量反射鏡、窗口片、棱鏡或平光鏡等平面的偏�。您可以使用光學(xué)平晶�(lái)�(cè)量此偏差，該平晶是一種高�(zhì)�、高精度的參考平面，用于比較試樣的平滑度。當(dāng)所�(cè)試的光學(xué)�(chǎn)品的平面靠著光學(xué)平晶放置�(shí)，會(huì)出現(xiàn)條紋，其形狀表示所檢測(cè)的光�(xué)�(chǎn)品的表面平滑度。如果這些條紋間隔相等，并且是平行的直線，那么被檢�(cè)的光�(xué)表面至少像參考光�(xué)平晶一樣平�。如果條紋是彎曲�，則兩�(gè)虛線（一�(gè)虛線與條紋中�(diǎn)相切，另一�(gè)虛線穿過(guò)同一�(gè)條紋的端�(diǎn)）之間的條紋�(shù)量會(huì)指出平滑度錯(cuò)�。平滑度的偏差通常是按波紋�(λ)�(lái)�(cè)量的，它們是由多�(gè)波長(zhǎng)的測(cè)試源組成。一�(gè)條紋�(duì)�(yīng)/12的波�(zhǎng)。平滑度�1λ，則表示一般的�(zhì)量級(jí)�；平滑度為�/4，則表示精確的質(zhì)量級(jí)�；平滑度為�/20，表示高精度的質(zhì)量級(jí)別�
光圈�(shù)
光圈�(shù)是一種測(cè)量表面精確性的�(guī)格類�，它適用于彎曲的光學(xué)表面或帶有功率的表面。光圈數(shù)的測(cè)試類似于平面度測(cè)�，會(huì)將曲面與具有高校�(zhǔn)的曲率半徑的參考面�(jìn)行比�。使用這兩�(gè)表面空隙所�(chǎn)生的相同干涉原則，條紋的干涉圖樣用于描述�(cè)試表面與參考表面之間的偏差。與參考件�(chǎn)生的偏差將會(huì)�(chǎn)生一系列的圓�(huán)，稱為牛頓環(huán)。呈�(xiàn)的環(huán)越多，偏差越�。暗�(huán)或亮�(huán)的數(shù)量，而不是暗�(huán)和亮�(huán)兩者的總數(shù)，等于波�(zhǎng)誤差�2倍�
不規(guī)則度
不規(guī)則度是一種測(cè)量表面精確性的�(guī)格類�，它描述的是表面形狀與參考表面形狀之間的偏�。不�(guī)則度的測(cè)量方式與光圈�(shù)相同。規(guī)則度是指將測(cè)試表面與參考表面�(jìn)行比較形成的球形的圓形條�。當(dāng)表面的光圈數(shù)超過(guò)5�(gè)條紋�(shí)，將很難檢測(cè)到小�1�(gè)條紋的小型不�(guī)則形狀。因�，通常的做法是指定表面的光圈數(shù)與不�(guī)則度的比率，使其大約�5:1�
表面加工
表面加工也稱為表面粗糙度，用于測(cè)量表面的一些小型不�(guī)則度。它們通常是因拋光工藝所引起的不良后�。粗糙表面往往要比光滑表面更加耐磨，并且可能不適用于某些應(yīng)�，特別是在使用激光或�(guò)熱環(huán)境的�(yīng)用中，這是�?yàn)槌珊宋恢糜锌赡艹霈F(xiàn)�(xì)微的破裂或瑕�。表面加工的生產(chǎn)容差�50?RMS�(shí)表示一般質(zhì)�，在20? RMS�(shí)表示精確�(zhì)�，而在5? RMS�(shí)表示高質(zhì)量�
�、材料規(guī)�
折射�
某種介質(zhì)的折射率是指光在真空中的速度與光在介�(zhì)中的速度之比。玻璃的折射率范圍一般在1.4-4.0之間，與針對(duì)紅外線優(yōu)化的玻璃相比，可視玻璃的折射率范圍要小一些。例�，N-BK7（一種通用的可視玻璃）的折射率�1.517，然而鍺（一種通用的紅外玻璃）的折射率�4.003。光�(xué)玻璃的折射率是一種重要屬�，因?yàn)楣鈱W(xué)表面的功率是從表面的曲率半徑和表面任意一�(cè)上的介質(zhì)折射率之差得�(lái)�。玻璃制造商指定的不均勻性是指玻璃折射率的變�。不均勻性是根據(jù)不同的等�(jí)�(lái)指定�，其中等�(jí)和不均勻性是互為相反�(guān)系的，隨著等�(jí)的增�，不均勻性則�(huì)減少（表3��
�3：不均勻性規(guī)�
不均勻性規(guī)�
不均勻性等�(jí)折射率的最大可變化范圍
0 | +/- 50 x 10-6 |
1 | +/- 20 x 10-6 |
2 | +/- 5 x 10-6 |
3 | +/- 2 x 10-6 |
4 | +/- 1 x 10-6 |
5 | +/- 0.5 x 10-6 |
色散系數(shù)
玻璃的另一種材料屬性是色散系數(shù)，用于量化玻璃呈�(xiàn)的色散量。它是材料在f (486.1nm)、d (587.6nm) 和c (656.3nm)波長(zhǎng)�(shí)的折射率（方程式3��
(3)�
色散系數(shù)值的范圍通常�25�65之間。當(dāng)玻璃的色散系�(shù)大于55（較小色散）�(shí)，會(huì)將該玻璃視為冕牌玻璃，而那些色散系�(shù)小于50（較多色散）的玻璃會(huì)視為火石玻璃。由于色散�，玻璃的折射率會(huì)因波�(zhǎng)而有所不同。色散產(chǎn)生的最顯著�(jié)果就是系�(tǒng)的焦距會(huì)因不同的光波�(zhǎng)而稍有不�� h3>激光損傷閾�
激光損傷閾值是指激光損傷前每一區(qū)域的表面可耐受的最大激光功率量。脈沖激光和連續(xù)�(CW)激光都具有相應(yīng)的激光損傷閾�。激光損傷閾值是反射鏡的一�(gè)非常重要的材料規(guī)�，這是�?yàn)樗鼈兣c激光產(chǎn)品而不是任何其他光�(xué)�(chǎn)品一同使�，然�，任何激光級(jí)光學(xué)�(chǎn)品將提供閾�。例如，考慮一下Ti：藍(lán)寶石激光反射鏡的損傷額定閾值為0.5 J/cm2 @ 150飛秒脈沖�100kW/cm2 CW。這就�(shuō)明反射鏡每平方厘米可耐受的高重復(fù)飛秒脈沖激光射入的能量密度�0.5J，或每平方厘米可耐受的大功率CW 激光射入的能量密度�100kW。如果激光束集中在更小的區(qū)域內(nèi)，則必須考慮采取相應(yīng)的措施以確保整體閾值不超過(guò)指定的�。雖然具有一系列的其他生�(chǎn)�(guī)�、表面規(guī)格和材料�(guī)�，但如果了解了最常用的光�(xué)�(guī)�，則可以顯著地避免混�。透鏡、反射鏡、窗口片、濾光片、偏振片、棱�、分光鏡、光柵、and 光纖共同具有各種屬�，因�，了解它們之間的�(guān)系以及它們將如何影響整體系統(tǒng)性能，將有助于您選擇最佳的元件以集成到光學(xué)、成像或光電子應(yīng)用中�