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  • 商品名稱: 球差

 



 

您可以用一個理想透鏡,對經過準直處理的同軸光線進行聚焦。所有通過光學元件軸心的光線將形成一個光斑,光斑的尺寸是由“教程:光斑大小. ”中的衍射公式決定的。不過,許多透鏡都會受到球差的影響。球差帶來的后果是,與那些穿過透鏡中央的光線相比,那些穿過透鏡邊緣的光線與光軸的交點離透鏡更近,如左圖所示。球差會使光斑的尺寸增大,并將最佳聚焦點移到與計算出的有效焦距不同的位置上。

球差是一個與多種因素有關的函數,這些因素包括透鏡形狀、朝向和折射率。例如,如要使冕玻璃透鏡聚焦的可見光光斑最小,那么最好采用雙凸透鏡的形狀。反之,如果是硒化鋅透鏡用在10.6µm波長,那么最好將其設計為凹凸透鏡來盡量減小光斑尺寸。

在特定環境下的實際光斑大小是由光線的軌跡決定的;不過,您可以利用公式,估算出在使用最佳形狀的透鏡時,由球差帶來的光斑大小,即:

其中:

  • f 為透鏡的焦距
  • D為輸入光束在透鏡處的直徑
    (在 1/e2 點處)
  • k 是一個折射率函數

上述公式最值得注意的一點是,球差帶來的光斑大小與光束直徑的立方成正比,而與焦距的平方成反比。因此,對于某個特定透鏡,如果激光光束直徑減小,由于球差的關系,光斑會迅速變小。類似地,對于某個特定光束直徑,如果焦距增大,則球差帶來的光斑會相應減小。對于所有在列的材料而言,用它們制成的凹凸透鏡,其 k 值遠遠小于制成的平凸透鏡的 k值。因此,當球差較大時,凹凸透鏡的性能優于平凸透鏡。

下表中列出的是多種材料在使用波長為 10.6µm 的光線照射時得出的 k值:

 球差

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