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非球面透鏡
      [2009-11-9]

在光學系統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,或是在系統中只需使用較少的元件即可取得與原先類似的性能。用常規的拋光流程是很難制作出這些非球面表面的。潤之的金剛石切削設施中包括兩軸機床,它們可以制作具有非球面幾何結構的精確光學元件表面。適于進行此類機械加工的紅外材料有鍺、硒化鋅、硫化鋅和硅。

下面的草圖顯示的是一個平凸型非球面透鏡部件,包括各個非球面曲線參數的定義。

其中:
·   R 為頂點的曲率半徑 (基圓半徑)
·   K 為圓錐常數
·   A4...A20 為非球面系數
對于只含有一個元件的透鏡設計,設計者可以使用一個非球面表面以校正球差,這樣,理論上的光斑大小只受到衍射作用的限制。下表顯示的是,當一束在1/e2點處直徑為 21 mm 的高斯光束( M2=1)照射在焦距為 2.50” 的各種透鏡上時形成的理論光斑大小。
其中:
·   R 為頂點的曲率半徑 (基圓半徑)
·   K 為圓錐常數
·   A4...A20 為非球面系數
對于只含有一個元件的透鏡設計,設計者可以使用一個非球面表面以校正球差,這樣,理論上的光斑大小只受到衍射作用的限制。下表顯示的是,當一束在1/e2點處直徑為 21 mm 的高斯光束( M2=1)照射在焦距為 2.50” 的各種透鏡上時形成的理論光斑大小。

其中:
·   R 為頂點的曲率半徑 (基圓半徑)
·   K 為圓錐常數
·   A4...A20 為非球面系數
對于只含有一個元件的透鏡設計,設計者可以使用一個非球面表面以校正球差,這樣,理論上的光斑大小只受到衍射作用的限制。下表顯示的是,當一束在1/e2點處直徑為 21 mm 的高斯光束( M2=1)照射在焦距為 2.50” 的各種透鏡上時形成的理論光斑大小。
                                         
透鏡類型

平凸透鏡
凹凸透鏡
球面透鏡
理論光斑大小

106µm
84µm
41µm
 
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