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中空回射镜(中空回射器)介绍及主要类型

发布时间:2021-02-01 14:40:02 浏览量:709 作者:George

摘要

中空回射器(英:retroreflector,或retroflector,cataphote)是一种能将入射光线同方向反射的光学器件。入射到回射镜的光线,

通过回射镜的反射,以与入射角相同的角度出射。如果使用普通的平面反射镜,只有在入射角垂直于反射面的时候能达到此效果。如果

要在较广的入射角达到相同的效果,就需要使用专门的回射镜。常用的回射镜结构为角反射镜或者猫眼反射镜。

正文


中空回射器(英:retroreflector,或retroflector,cataphote)是一种能将入射光线同方向反射的光学器件。入射到回射镜的光线,

通过回射镜的反射,以与入射角相同的角度出射。如果使用普通的平面反射镜,只有在入射角垂直于反射面的时候能达到此效果。如果

要在较广的入射角达到相同的效果,就需要使用专门的回射镜。常用的回射镜结构为角反射镜或者猫眼反射镜。


角反射镜

角反射镜是由三个相互垂直的平面反射镜构成,三个反射面构成了一个长方体的内角入射光。



如果将三个反射面构建成空间坐标体系,在此体系中就可以将光线入射角表达为[a,b,c]。对于单个镜面反射,由于镜面反射入射角=反

射角,所以可以表达为a→-a。

以此类推,经过一次镜面反射的话 [a,b,c]→[-a,b,c],第二次反射与第三次反射即为 →[-a,-b,c]→[-a,-b,-c],即可得到与入射光平行反

向的出射光线。


猫眼回射镜

和角反射镜相比,猫眼回射镜引入了折射元件:

1为角反射镜;2为猫眼反射镜

引入折射元件所引入的问题,首当其中的就是球差。虽然球差可以通过多种方法消除,比如使用梯度折射率球透镜,Luneburg透镜,

但这都将增加成本,而且降低光束质量。此外,引入的折射介质会引入色差,这对于超短脉冲的时域形态也会造成一定影响。


中空回射器

角反射镜一般基于两种反射原理:镜面反射和介质内部全反射。



上图为某基于介质全反射原理的角反射镜。这种角反射镜虽然没有球差,但是介质引入的色散仍然会存在,而且折射介质本身的特学特

性、光学特性与机械特性,对会对其使用环境造成限制。

因此,在大多数实际应用中,更多会采用基于镜面反射的中空回射器。


主流中空回射器

目前市面上品质较高的中空回射器供应商有PLX inc,Edmund,Newport,Thorlabs等等。

典型参数对比:(2英寸/50mm左右中空回射器,测试波长633nm)

主要参数PLXEdmundNewportThorlabs
光束偏移(弧秒)0.52.01.0N.A.
出射波前偏差0.15λ0.5λN.A.0.25λ注
承载支撑金属/聚合物/殷瓦合金/特殊材料定制有机聚合物有机聚合物聚合物/金属

注:Thorlabs只提供了镜面平整度,经过三次镜面反射后,波前偏差应该高于0.25λ。

数据来源:厂商官网整理,日期2021年1月7日


PLX中空回射器介绍

作为中国国内一线光学设备代理商,上海昊量光电致力于为工业与科研用户挑选最优秀的品牌与产品。在对比多家厂商中空回射器之

后,我们挑选出了PLX中空回射器作为主要推广产品。



从上面的数据对比可以看出,PLX中空回射器可以达到非常好的光学性能,但是从价格来说,等级相似的产品里PLX中空回射器的价格

也并不高。而且,PLX中空回射器提供不同的精度选择,以保证在各个精度需求等级上都可以维持最高的性价比水平。


精密的光学器件并不一定非常娇嫩——PLX中空回射器就是一个很好的例子。PLX中空回射器可以在某些极端环境中使用,比如高辐

射、高温、低温、真空环境,而且对热冲击、机械冲击、震动有很好的耐受性。


PLX中空回射器应用

现在PLX中空回射器在很多领域已经有超过40年的应用,比如:

军事

PLX设计生产的光学设备是阿帕奇直升机所使用的照准设备的关键部件。除此之外,使用PLX中空回射器的瞄准设备在美国M1坦克上

已经有超过20年的历史,而且是M1坦克项目中炮瞄设备的唯一供货商。



航天

在航天上最新的应用是TIRVIM光谱仪(Thermal Infra-Red V-shape Interferometer Mounting,热红外V形干涉光谱仪)。该光谱

仪是2016年3月发射的环火星探测器中,大气化学套件(ACS)中的重要器件。除此之外,PLX中空回射器阵列也被大量应用在地球大

气检控,地球形态测绘卫星,或者太空实验室中。


商用

商用领域是PLX中空回射器的很大市场。

比如球形基座的中空回射器被广泛应用在激光追踪系统上;大尺寸无边框中空回射器阵列在长基线测量设备中也被广泛采用。除此之

外,各种一体化光学模组,也被使用在光谱分析仪中。PLX自准直仪和准直径也由于PLX中空回射器的高精度,具备相对更好的性能。



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