非球面聚光镜是一种光学前端为非球面且具有正短焦距的透镜,非常适合会聚或收集入射光。非球面聚光镜的主要特点是其强大的球面像差校正能力和极佳的聚光性能。在需要较大受光角的应用中,非球面透镜比球面透镜更合适,因为后者容易出现球面像差和其他问题,而非球面透镜则具有更大的孔径、更高的数值孔径 (NA) 和更低的 f/# 比,支持各种高效的照明应用(例如光收集、聚光、投影和检测)。此外,将非球面聚光透镜纳入光学系统可以简化系统,因为单个非球面透镜可以很好地替代多个球面聚光透镜。
杭州煦和光电提供现货和定制非球面聚光透镜,这些透镜由紫外熔融石英制成,可与 6000W 至 30000W 的连续激光系统兼容。非球面透镜采用CNC 精密抛光,可精确控制透镜表面质量。此外,我们还利用 MRF 技术来制造具有衍射极限性能和最小波前畸变的透镜。通过合理地结合材料选择、制造、镀膜和检验,我们能够生产出符合我们公布标准、质量可重复的产品。
关于我们的标准非球面聚光镜,非球面聚光镜有三种标准直径:37mm、38.1mm 或 50.8mm,焦距范围从 150mm 到 350mm。镀膜选项丰富多样,包括 400-500nm、600-700nm、1065-1085nm、1070-1080nm 和 1060-1090nm 增透膜。其他定制规格可根据要求定制。此外,我们还提供由锗、硒化锌、硅等各种材料制成的精密抛光定制非球面透镜,这些定制精密抛光非球面透镜可以采用 CNC/MRF 加工或使用单点金刚石车削 (SPDT) 进行抛光。
规格:
光学镜头有多种分类,,无论是用户还是工程师,都需要评估各种镜头分类的优缺点,以优化光学系统。首先,什么是镜头?光学镜头是一种透明的光学元件,它可以会聚或发散从周边物体发出的光线。透射光随后形成物体的实像或虚像。光学镜头可分为三大类:凸透镜和凹透镜。凸透镜具有正焦距,可以聚焦光线;凹透镜具有负焦距,可以扩束准直光束。进一步细分,可分为平凸透镜、平凹透镜、双凸透镜、双凹透镜、弯月透镜、球/半球透镜、消色差双合透镜、柱面平凸/平凹透镜、棒透镜、非球面透镜等。本文列举不同的透镜分类,探讨它们的特点,以及使用它们的适当场合。
焦距是从光学中心到平行光束在光轴上会聚点的长度。凸透镜具有正焦距,凹透镜具有负焦距,并将光聚焦到虚拟焦点。共轭比定义为物距(光轴上物体和透镜之间的距离)与像距(光轴上图像和透镜之间的距离)之比。从物体到图像的光路是可逆的。放置在透镜焦点处的物体会产生无穷大的共轭比,而放置在焦距两倍处的物体会在焦距两倍处形成图像,共轭比为 1:1。
注意:您可能想要了解更多与镜头选择相关的基本概念,例如视场 (FOV)、图像畸变、球面像差和彗差:球面像差等。请参阅我们的镜头选择教程。或者,如果您正在寻找有关选择基板材料的参考,请参阅我们的光学基板材料选择指南。
平凸 (PCX) 透镜是一种具有一个平面和一个凸面且具有正焦距的光学透镜,用于收集、聚焦准直光、准直来自点光源的光或缩短透镜组的焦距。与双凸透镜相比,平凸透镜的两条边不相同,因此在绝对共轭比(物距:像距)无穷大时效果最佳。然而,当绝对共轭比大于 5:1 时,平凸透镜仍然能将球面像差降低到相当低的程度。对于低于 5:1 的共轭比,可以考虑成对使用平凸透镜或使用双凸透镜。平凸透镜主要用于单色光,例如激光;平凸透镜常用于会聚平行光或将点光源转换为平行光。当使用透镜聚焦准直光时,准直光应投射到透镜的曲面上。
平凹透镜是一种一侧为平面、另一侧为凹面的透镜。平凹透镜具有负焦距,可以使光束发散。因此,它可以用来扩束光束、投射光线并延长光学系统的焦距。平凹透镜通常被集成到伽利略扩束器中,也可以作为增加光学仪器焦距或补偿球面像差以改善成像质量的元件。当绝对共轭比大于5:1(即物距:像距的绝对值)时,平凹透镜是减少球面像差、彗差和畸变的最佳负透镜类型。当用于发散平行光束时,曲面应面向光源(或者换句话说,平面应指向您想要调节的焦平面),以便光线逐渐弯曲并最大程度地减少球面像差。
A双凸透镜,也称为双凸透镜,是一种具有两个具有相同曲率半径的球面的光学透镜。双凸透镜的主要用途包括激光光束调制、光聚焦和成像。双凸透镜具有正焦距,可将准直光汇聚到一点。当绝对有限共轭比等于或接近 1:1 时,建议使用双凸透镜。当物距和像距的绝对值相等时,共轭比在 1:5 到 5:1 之间时,双凸透镜是最佳选择。如果不是,则平凸透镜是更好的选择,因为它们的非对称形状有助于减少球面像差。双凸透镜的焦距可以使用以下公式计算:f= (R1*R2)/((n-1)*(R2-R1))。它们两侧的曲率相等,常用于聚集点源的光线或将图像传输到其他光学系统。由于物距和像距相等或近似相等,因此可以最大限度地减少失真。
双凹透镜或双凹透镜透镜是具有两个曲率半径相同的内弯球面的光学透镜。双凹透镜具有负焦距,可将准直光束发散至虚焦点(即发散光路延长线在凹透镜物侧的交点),并增加透镜组的焦距。双凹透镜的用途多种多样,包括准直光束或聚焦光束的发散,以及光束直径的调制(例如伽利略扩束镜)。由于其负焦距,双凹透镜还可用于校正光学组件的球面像差。由于双凹透镜具有对称结构,当共轭比(物距:像距)接近或等于1:1时,其效果最佳。在这种情况下,由于透镜的平衡,畸变、球面像差/色差以及彗差可以得到抵消。而当预期放大倍数为 <1/5 或 >5 时,平凹透镜将是更好的选择。
弯月透镜或凸凹透镜是由一个凹面和一个凸面组成的光学透镜,两侧具有不同的曲率半径,弯月透镜可分为两类:正弯月透镜和负弯月透镜。正弯月透镜凸面的弯曲度大于凹面,其边缘厚度大于中心厚度,从而产生正焦距。相比之下,负弯月透镜的凹面弯曲度大于凸面弯曲度,其中心厚度大于边缘厚度,从而导致负焦距。正弯月透镜可以汇聚光线,与其他透镜配合使用时可缩短焦距,并增加现有光学模块的数值孔径 (NA),而不会引入明显的球面像差。这些功能对于图像仪器提高分辨率非常有用,对于聚焦激光器非常有用,当入射光束宽度较大时,可以缩小光斑直径,从而提供衍射极限性能并提高激光加工的精度。负弯月透镜使光线发散,其作用与正弯月透镜正好相反,可以增加焦距,降低光学组件的数值孔径并扩束。弯月透镜通常用作矫正透镜,也可用作照明系统的聚光镜。此外,适当厚度的弯月透镜也能消除色差。
消色差双合透镜是一种体光学元件,通常由两个胶合的凹凸单透镜组成,这两个透镜由具有补偿色散特性的不同光学玻璃材料制成。消色差双合透镜的独特之处在于能够最大限度地减少光学模块中的色差(色差是指当入射光源由多色辐射组成时,由于不同波长导致的折射率变化,其结果是焦平面上的光斑模糊)。此外,消色差双合透镜还可以校正球面像差和轴上彗差。
平凸/凹柱面透镜本质上是一个具有向外延伸/向内弯曲结构的长方体,因此有效长度为正。平凸柱面透镜的基本功能是会聚/发散激光束矩阵,并调节图像的长宽比。作为平凸/凹透镜的平板版本,平凸/凹柱面透镜在共轭比为无限大时性能更佳(此处我们指的是绝对值,当共轭比低于 5:1 时,该值会变得不利)。平板型PCX/PCV和柱面型PCX/PCV的区别在于,前者将光线在二维空间发散,而后者将光束在一维空间扩展。
平凸/凹柱面透镜的固有特性是将二维光束转化为线性激光线,这种特性可用于各种应用,例如耦合激光二极管的狭缝输入、改变图像的纵横比、激光扫描仪、染料激光器、光谱学以及线性探测器中的能量接收器。平凸/凹透镜既可以调节图像的纵横比,也可以将点光源创建成线图像。 PCX 柱面透镜也常用于收集准直光束以生成细线。
平凸/凹柱面透镜的另一个重要应用是变形光束整形,即将激光二极管产生的椭圆形激光束校正为圆形。椭圆形激光束是矩形菲涅尔孔径的结果,这是不受欢迎的,因为这意味着更大的光束面积,从而浪费更多功率,均匀性更差,并且高斯光束轮廓很差。可以使用一对平凸/凹柱面透镜将椭圆光束圆形化。在测试过程中,一对平凸/凹柱面透镜被定位成透镜正交,如图所示。从结果来看,我们可以得出结论,使用一对平凸/凹柱面透镜将椭圆光束圆形化是一种高透射率、平衡形状、衰减像散的方法。
球透镜是一种特殊形式的双凸透镜,它继承了球的几何形状(即完全球形的表面),由单一材料制成,光透射位于感兴趣的波长区域。球透镜的主要功能是光纤的光准直/耦合(例如,激光器到光纤的耦合、光纤到光纤的耦合),并且还具有其他多种用途,可以融入微型光学系统(例如,条形码扫描、传感器或物镜等)。球透镜也可以被视为预成型的非球面透镜。球透镜的一个优点是其后焦距 (BFL) 较短,这一特性可以缩短从光学元件到光纤的距离,在安装空间较为狭窄的情况下非常有用,紧凑的尺寸还可以同时降低生产成本。此外,球透镜具有旋转对称性,这增强了对准和定位的便利性。
半球透镜是球透镜的变体,通过简单地将球透镜切成两半而获得。由于一个平面带来安装的便利,半球透镜非常适合需要更紧凑设计的应用。
棒状透镜是一种圆棒状的光学透镜,用于将准直光束聚焦到一维空间。光线沿透镜的圆周方向传播,因此棒状透镜的圆周经过精密抛光,而两个平端与光学加工无关,也可以进行研磨。棒状透镜的用途包括准直发散光、线性聚焦以及在硬式内窥镜(一种用于观察人体内部的医疗器械)中用作物镜和目镜之间的图像反转透镜。棒状透镜也可用作光导管(一种利用全反射在平坦端之间传输光的光学元件。)
非球面透镜是一种具有非球面光学前端几何形状的光学透镜(即曲率半径随与光轴的距离而变化)。非球面透镜的独特之处在于最小化球面像差。球面透镜固有的球面像差是由于光路的差异,靠近光轴的光线的焦点往往比在球面透镜边缘入射的光线的焦点更靠前,导致图像模糊并增加光斑宽度。与球面透镜相比,非球面透镜的球面像差大大降低,从而提高了图像分辨率,并且光斑直径比球面透镜的光斑直径小几个数量级。非球面透镜允许更大的数值孔径(低 f 数),从而增加了光吞吐量,实现更高的功率效率。将非球面透镜纳入镜头模块也有助于减少元件数量,无需使用过多的光学元件来校正球面像差,从而实现紧凑和简化的设计。
轴棱镜:
轴棱镜或圆锥透镜是一种具有圆锥侧和平面的光学透镜,它由其底角(称为物理角)和顶角定义。轴棱镜的工作原理是利用干涉效应沿光轴产生焦线。轴棱镜可以用来产生近似无衍射贝塞尔光束,该光束是由一系列功率相等的同心环组成的光束,通过在近场中变换准直高斯光束来实现。虽然贝塞尔光束在现实生活中并不存在,因为产生它需要无限的能量,但轴棱镜提供了一种很好的模拟方法,它能够在比类似的高斯光束更长的距离上保持无衍射贝塞尔光束的特性。平凸轴棱锥也可用于通过在远场投影将激光转换为环形,并且环的厚度将是入射激光束直径的 1/2。