透镜
透镜的材料选择:
根据需要可以选择UBK7, 石英,蓝宝石,氟化钙及各种ZF系列材料;特殊折射率的材料请和我们联系。
材料 |
透射范围 |
描述 |
N-BK7 |
350 nm - 2.0 µm |
N-BK7是一种符合RoHS标准的硼硅冕牌玻璃。它可能是高品质光学元件最常用的光学玻璃。 |
紫外熔融石英 (UVFS) |
185 nm - 2.1 µm |
紫外级熔融石英在深紫外区域提供高透过率,以及相比于天然石英具有极低的荧光水平,使其成为紫外至近红外波段应用的理想选择。此外,紫外熔融石英比N-BK7材料具有更好的均质性,和更低的热膨胀系数。 |
N-SF11 |
420 nm - 2.3 µm |
N-SF11是一种符合RoHS标准的重火石玻璃,具有高折射率和低阿贝数。这种玻璃比N-BK7展示出更高的色散,但是它的许多其它性质与N-BK7相当。 |
氟化钙(CaF2) |
180 nm - 8.0 µm |
氟化钙具有较低的折射率,并且机械稳定、环境稳定。它具有高损伤阈值、低荧光和高均质性,是需要这些性质的任何苛刻应用的理想选择。 |
氟化钡(BaF2) |
200 nm - 11.0 µm |
氟化钡的性质类似于氟化钙,但是它更能抵御高能量辐射。但是它对水致损伤的抵御能力较差。 |
硅 |
1.2 - 8.0 µm |
硅具有高的热导率和低密度。但是因为它在9 μm处具有较强吸收带,它不适合用于CO2激光传输应用中。 |
硒化锌(ZnSe) |
600 nm - 16.0 µm |
由于硒化锌具有较宽透射带,并且在可见光谱的红光部分具有低吸收度,它常用于将CO2激光器(工作于10.6 µm)与便宜的氦氖激光器相结合的光学系统中。 |
锗(Ge) |
2.0 - 16 µm |
锗非常适用于红外激光应用。该元素对空气、水、碱和酸(硝酸除外)都具有惰性,但是它的透射性能对温度非常敏感。 |
氟化镁(MgF2) |
200 nm - 6.0 µm |
氟化镁是一种非常坚固且耐用的材料,它在高压力环境中非常有用。它常用于机器视觉、显微镜和工业应用中。 |
PTFE |
30 µm - 1.0 mm |
PTFE在520 GHz下具有较低介电常数,约1.96,以及1.4的折射率,该材料在THz范围应用中尤其有用。THz范围定义为300 GHz至10 THz的频率范围,或者30 μm至1 mm的波长范围。 |
球面单透镜
球面单透镜是像差并不十分要紧的许多应用的较好选择,因为它们是最简单且最廉价的透镜类型。对于简单的应用,标准的平凸透镜、平凹透镜、双凸透镜和双凹透镜就足够了。为实现更好性能,最佳外形透镜经过优化,在减少像差的同时仍能保持球形表面。在一个复合光学系统内使用多个透镜元件可实现更多的性能改善。这些多元件的光学系统内通常利用弯月形透镜。对于要求很苛刻的应用,球面单透镜的性能将不如消色差透镜(对于宽带光源和单色光源两者)或非球面透镜(对于单色光源)。
标准单透镜
提供多种基本的单透镜设计:平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜和双凹透镜。这些透镜每一种都适用于不同的应用。平凸透镜和双凸透镜是正透镜(即,它们有正焦距),它们将准直光聚焦到一焦点,而平凹透镜和双凹透镜是负透镜,它们可使准直光发散。每个单透镜的形状都针对某一共轭比使像差最小化,共轭比定义为物距与像距(它们称为共轭距离)之比。
正透镜 |
|
平凸透镜 |
双凸透镜 |
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适合用于一个共轭距离是另一共轭距离的五倍多的情况。这种透镜形状的性能最适合于无限共轭比的情况(聚焦准直光或者点光源的准直)。 |
适合一个共轭距离是另一共轭距离的0.2倍至5倍的情况。这种透镜形状的性能最适于物距和像距相同的情况 |
负透镜 |
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平凹透镜 |
双凹透镜 |
|
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适用于一个共轭距离是另一共轭距离的五倍多的情况。它们引入负球面像差,并且可用于平衡正焦距的单透镜引入的球面像差。 |
具有负焦距,且通常用于增加聚合光的发散 |
消色差透镜
由两个或三个透镜元件组成,且比单透镜具有显著更好的性能。消色差双合透镜或三合透镜中的透镜胶合在一起,或者它们之间具有空气间隔,且通常同时有正透镜和负透镜,折射率不同。这种多元件设计提供许多优势,包括减少色差,改良单色光成像,以及改良离轴性能。不同种类的消色差透镜和其特性(比如共轭比和损伤阈值)在本页下方有描述。对于任何具有苛刻成像或激光束操纵需求的应用,应该考虑使用这些消色差透镜。
减少色差
因为材料的折射率取决于入射波长,故单个透镜的焦距取决于入射波长。这在单透镜配合白光源使用时导致模糊焦点。这种现象称为色差。消色差透镜可凭借其多元件设计来部分地补偿色差。
消色差透镜的构成光学元件一般包括正透镜和负透镜,它们的色散程度不同。如果仔细选择这些组成构建的材料色散值和焦距,则可以部分抵消色差。通常,消色差透镜设计成对于可见光谱的相反两边的两种波长具有相同焦距。这样能在很宽的波长范围上产生几乎固定的焦距。
在利用大波长范围的任何宽带成像应用中使用消色差透镜都是有利的。图1为许多不同波长的光入射在平凸单透镜和消色差双合透镜上时对焦距产生的影响。用消色差双合透镜代替单透镜后,焦点的直径从147 µm减小到17 µm。
下表为公司提供的透镜产品类型及应用场景。
透镜 |
焦距 |
共轭比 |
色差校正 |
应用 |
球面单透镜 |
||||
平凸透镜 |
正 |
5X - 无穷 |
- |
聚焦准直光束 准直点光源 |
双凸透镜 |
正 |
0.2X - 5X |
- |
中继成像(实物和实像) |
平凹透镜 |
负 |
5X - 无穷 |
- |
发散准直光束 准直发散光束 |
双凹透镜 |
负 |
0.2X - 5X |
- |
中继成像(虚物和虚像) |
最佳外形 |
正 |
无穷 |
- |
聚焦准直光束 准直点光源 |
消色差透镜 |
||||
消色差双胶合透镜 |
正 |
无穷 |
良好 |
宽带聚焦和准直 改善单色性能 |
空气间隔双合透镜 |
正 |
无穷 |
更好 |
宽带聚焦和准直 |
双胶合透镜对 |
正 |
1X - 3.33X |
良好 |
宽带中继成像(实物和实像) |
消色差三胶合透镜 |
正 |
1X - 无穷 |
最好 |
宽带聚焦、准直和中继成像 |
非球面透镜 |
||||
非球面透镜和准直器 |
正 |
无穷 |
- |
优化同轴性能 |
非球面透镜对 |
正 |
1X - 3.66X |
- |
优化同轴性能 |
非球面聚光透镜 |
正 |
无穷 |
- |
收集光 准直非相干光 |