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棱镜与反射镜的选择

发布时间:2021-02-02 11:31:59 浏览量:203 作者:Joe

摘要

反射镜在各种各样的系统中有很多的使用,尤其是在光学工作台的设计当中。但是现在已有很多光学设计在原型设计阶段转向使用棱

镜。棱镜的替代使用,可以减少准直工作量。缩小系统的整体尺寸。当然反射镜相比于棱镜也有很多优点,到底使用反射镜还是棱镜很

大程度上取决于设计的复杂度和设计目的,下面分别就反射镜和棱镜来简要介绍下。

正文


反射镜在各种各样的系统中有很多的使用,尤其是在光学工作台的设计当中。但是现在已有很多光学设计在原型设计阶段转向使用棱

镜。棱镜的替代使用,可以减少准直工作量。缩小系统的整体尺寸。当然反射镜相比于棱镜也有很多优点,到底使用反射镜还是棱镜很

大程度上取决于设计的复杂度和设计目的,下面分别就反射镜和棱镜来简要介绍下。


使用反射镜

1. 当系统尺寸不是一个常数时,可以使用反射镜系统。

2. 对于系统工作波长范围内的光会被大部分种类玻璃强烈吸收的时候,常使用反射镜。

3. 对于高功率激光器,即便不会出现工作波长被大部分种类玻璃强烈吸收,而只是被部分吸收的情况下,由于玻璃中的任何气泡或者

掺杂物都会优先吸收,从而有可能破坏棱镜,这种情况下,也常使用反射镜。

4. 在更关注灵活性这一系统参数的时候,也常常使用更加方便的反射镜。

此外,使用反射镜还可以减轻系统的重量。但是反射镜设计的主要缺点在于反射镜的固定、放置和准直较为麻烦,而且后续容易产生变

化。而这恰恰是棱镜的优点。

在效率方面, 金属膜反射镜(通常是标准反射镜镀膜)有一个显著的效率损耗,标准的金属反射镜一般不会超过90%的效率,其余部

分要么被散射了,要么被吸收了。当然,可以在反射镜上镀上某种特定的电介质膜来适应某些特定的波长从而获得高反射的反射镜,但

这会增加额外的费用。


使用棱镜

1. 棱镜工作与反射镜类似,都是基于反射,作为一个单一元件,一个有适当容差值的棱镜可以避免使用反射镜过程中出现的固定、放置和准直问题。如下图,一个五角棱镜,如果不考虑棱镜与入射光的小准直误差,五角棱镜总是能将入射光偏转90°。而根据反射定律,一个反射镜的任何准直误差都会加倍。

2. 棱镜还可以用于衍射元件,一个单独的楔形棱镜可以使激光偏离一定的角度,一个楔形棱镜对可以在一维平面内扩展激光束或者改

变它的椭圆率。

但是,需要注意的是,当棱镜的入射面或者出射面和入射光有一定角度的时候,都会产生像差。


在效率方面,当反射表面是干净且没有缺陷的时候,棱镜内表面全反射的效率是100%,当然还存在棱镜入射面和出射面上玻璃-空气

交界处的菲涅尔损耗,但是可以通过在棱镜入射面和出射面上镀增透膜来减少这一部分损耗。


棱镜相比于反射镜还要一点好处,当整个系统处于一个给定的均匀的温度变化环境之中时,整个棱镜会整体地扩张或者缩小,对于整个

光学系统来产生的影响较小,而当使用反射镜的时候,由于反射镜和固定反射镜装置由不同的金属制成,所以会对温度有不同的响应,

从而相比棱镜,对整个系统产生更多更差的影响。


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