双凹透镜（Biconcave Lens）或双凹型透镜（Double Concave Lens）是一种具有两个完全相同向内弯曲球面（曲率半径相等）的光学透镜。双凹透镜具有负焦距，可以将准直光束发散至一个虚焦点（即发散光线的延长线在透镜物侧的交点）。
双凹透镜的应用十分广泛，包括：准直或聚焦光束的发散、光束直径调节（如伽利略式光束扩束器）、光学系统球差校正、提升镜组的有效焦距等。由于其对称结构，双凹透镜在共轭比（物距：像距）接近或等于1:1时表现最佳。在此情况下，像差（如畸变、球差/色差、彗差）可通过透镜结构平衡得到有效抑制。若预期的放大倍率小于1/5或大于5，则建议改用平凹透镜（Plano-Concave Lens）效果更佳。
本页面介绍了 Shalom EO 的现货 N-BK7 双凹透镜。
N-BK7 是一种常用的光学玻璃，广泛用于光学元件的制造。其特点包括：低成本、高透过率（波段覆盖350-2200nm，可见光到近红外）、低色散、高硬度、耐刮擦与磨损，并具备良好的热稳定性，在温度变化时不会明显膨胀或收缩。N-BK7 属于德国肖特（Schott）玻璃系列，是最常用的光学材料之一。
Shalom EO 提供的N-BK7 双凹透镜现货产品有四种标准镀膜可选：无镀膜、350-650nm、650-1100nm 和 1050-1580nm 宽带增透膜（BBAR）。如有需求，还可提供具有优化透过率的定制 V-型膜，以及成本低廉的 MgF₂ 增透膜（可用于不同波长范围），适用于 N-BK7 和 UVFS 材料的双凹透镜。
除 N-BK7 和 UV 熔融石英（UV Fused Silica）双凹透镜外，Shalom EO 还提供现货 UVFS 双凹透镜及定制双凹透镜，可选材料包括 BaF₂、CaF₂、MgF₂、Ge、ZnSe、蓝宝石（Sapphire）等光学材料。
应用说明：
1. 双凹透镜会将准直光束向物侧的一个虚焦点发散，因此其焦距为负值。其焦距计算公式如下：
1/f = (n - 1)[1/r₁ - 1/r₂ + (n - 1)d / (n·r₁·r₂)]
其中：f 为焦距，n 为材料折射率，r₁ 和 r₂ 为球面曲率半径，d 为透镜中心厚度。
规格参数：
光学镜头有多种分类，作为用户或工程师，需要评估不同镜头分类的优缺点，以优化光学系统。首先，什么是镜头？光学镜头是一个透明的光学元件，它能够聚焦或发散来自外部物体的光线。传输的光线随后形成物体的实像或虚像。光学镜头可以分为三大类：凸透镜和凹透镜。凸透镜具有正焦距，能够聚焦光线，而凹透镜具有负焦距，能够扩展平行光束。进一步细分，光学镜头可以分为平凸透镜、平凹透镜、双凸透镜、双凹透镜、弯月透镜、球形/半球形透镜、消色差双透镜、柱形平凸透镜/平凹透镜、棒状透镜、非球面透镜等。本文将列举不同的镜头分类，探索它们的特点，并讨论在何种情况下使用它们最为合适。
焦距是从光学中心到光线在光轴上聚焦的点的距离。凸透镜具有正焦距，凹透镜具有负焦距，并将光线聚焦到虚焦点。共轭比定义为物距（物体与透镜在光轴上的距离）与像距（像与透镜在光轴上的距离）之间的比率。物体到像的光路是可逆的。当物体放置在透镜的焦点时，共轭比为无限大；而当物体放置在焦距的两倍处时，图像将在焦距的两倍处形成，此时共轭比为1:1。
注：您可能想了解更多与镜头选择相关的基本概念，如视场（FOV）、图像失真、球面像差与彗差等。请查看我们的镜头选择教程。或者，如果您在选择基底材料时需要参考资料，请查看我们的光学基底材料选择指南。
平凸透镜（PCX）是一种具有一个平面和一个凸面且焦距为正的光学镜头，用于聚集、聚焦平行光，或者将点光源的光转化为平行光，或减少透镜组的焦距。与双凸透镜相比，平凸透镜具有两个不相同的面，因此在无限绝对共轭比（物距：像距）下效果最佳。然而，当绝对共轭比大于5:1时，平凸透镜仍然可以将球面像差减少到较低的程度。对于共轭比低于5:1的情况，考虑使用平凸透镜成对或双凸透镜。平凸透镜主要用于单色光，例如激光；平凸透镜常用于汇聚平行光或将点光源转化为平行光。当使用透镜聚焦平行光时，平行光应投射到透镜的弯曲表面上。
平凹透镜是一种具有一个平面和一个凹面的透镜。平凹透镜具有负焦距，会使光束发散。因此，它可以用于扩展光束、投射光线以及增加光学系统的焦距。平凹透镜常用于加利略光束扩展器，也作为光学仪器中增加焦距的组件，或平衡球面像差，从而改善图像质量。当绝对共轭比大于5:1时（即物距：像距的绝对值），平凹透镜是减少球面像差、彗差和畸变的最佳类型。应用于使平行光束发散时，曲面应面向光源（换句话说，平面应指向您打算调节的焦平面），以便光线逐渐弯曲，从而最大限度地减少球面像差。
双凸透镜，也称为双凸透镜，是一种具有两个相同曲率半径的球面面光学透镜。双凸透镜的主要用途包括激光束调制、光线聚焦和成像。双凸透镜具有正焦距，能够将平行光聚焦到一个点。当绝对有限共轭比接近或等于1:1时，建议使用双凸透镜。当物距和像距在绝对值上相等时，双凸透镜是1:5到5:1之间的共轭比的最佳选择。如果不是这种情况，建议使用平凸透镜，因为其不对称的形状有助于减少球面像差。双凸透镜的焦距可以通过公式计算：f = (R1*R2)/((n-1)*(R2-R1))。它们两侧的曲率相等，通常用于从点光源聚集光线或将图像传递给其他光学系统。由于物距和像距相等或近似相等，可以最小化畸变。
双凹透镜，也称为双凹透镜，是具有两个向内弯曲的球面面光学透镜，且曲率半径相同。双凹透镜具有负焦距，能够将平行光束发散到虚焦点（即发散光路径的延长线在凹透镜物体侧相交的点），并增加透镜组的焦距。双凹透镜的应用非常广泛，包括发散平行光束或聚焦光束、调节光束直径（例如，伽利略束扩展器），并且由于其负焦距，双凹透镜还可用于纠正光学组件的球面像差。由于其对称结构，双凹透镜在共轭比（物距：像距）接近或等于1:1时效果最好。在这种情况下，由于透镜之间的平衡，可以抵消畸变、球面/色差和彗差。而当预期放大比<1/5或>5时，平凹透镜将是更好的替代方案。
凹凸透镜或称为凸凹透镜，是一种光学透镜，具有一个凹面和一个凸面，且两侧具有不同的曲率半径，根据不同的曲率半径，凹凸透镜可分为两类：正凹凸透镜和负凹凸透镜。正凹凸透镜的凸面曲率大于凹面曲率，其边缘厚度大于中央厚度，从而具有正焦距。与此相反，负凹凸透镜的凹面曲率大于凸面曲率，中央厚度大于边缘厚度，形成负焦距。正凹凸透镜能够聚焦光线，当与其他透镜组合使用时，可以减少焦距并增加现有光学模块的数值孔径（NA），从而在不引入显著球面像差的情况下提高图像仪器的分辨率，或者在激光聚焦时收缩光斑直径，提供衍射极限性能并提高激光加工精度。负凹凸透镜则会发散光线，功能与正凹凸透镜相反，能够增加焦距、减小光学组件的NA并扩展光束。凹凸透镜常用作校正透镜，也可作为照明系统的光束调节器。此外，合适厚度的凹凸透镜也可以消除色差。
消色差双透镜是一种常见的光学元件，通常由两片胶合的凹透镜和凸透镜组成，这些透镜由不同的光学玻璃材料制成，具有互补的色散特性。消色差双透镜的独特之处在于它能够在光学模块中有效地减少色差（色差是由不同波长的折射率变化引起的，当入射光源包含多色辐射时，结果是焦平面上的图像出现模糊）。使用消色差双透镜还可以矫正球面像差和轴向彗差。
平凸/凹圆柱透镜本质上是一个具有向外延伸/向内弯曲结构的长方体，因此具有正的有效长度。平凸圆柱透镜的基本功能是将激光束矩阵聚焦或发散，并调节图像的长宽比。作为平凸/凹透镜的板式版本，平凸/凹圆柱透镜在无限共轭比下表现更好（这里指的是绝对值，当小于5:1时，效果会变差）。平凸/凹透镜与圆柱透镜的区别在于，前者是二维发散光，后者是在一个方向上扩展光束。
平凸/凹圆柱透镜的主要特性是将二维光束变为线状激光光束，这一特性可以在多种应用中发挥作用，如激光二极管的狭缝输入耦合、改变图像的长宽比、激光扫描仪、染料激光器、光谱学和线性探测器的能量接收器等。平凸/凹透镜可以调节图像的长宽比，或将点光源的光束转化为线状图像。平凸圆柱透镜还常用于收集准直光束，以生成细线。
平凸/凹圆柱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修正为圆形。椭圆形激光束是由矩形弗涅尔光阑造成的，这种形状是不理想的，因为它意味着更大的光束面积，浪费更多的功率，光束均匀性差，且高斯光束型差。使用一对平凸/凹圆柱透镜可以将椭圆形光束圆形化。在测试中，将一对平凸/凹圆柱透镜以正交的方式放置。结果表明，使用一对平凸/凹圆柱透镜将椭圆形光束圆形化是一种高透过率、平衡形状、减少像散的方法。
球透镜是一种特殊形式的双凸透镜，继承了球形几何结构（即完全球面），由单一材料制造，并在特定波长范围内具有光学传输功能。球透镜的主要功能是光束准直/耦合光纤（例如激光与光纤的耦合、光纤与光纤的耦合），也可以在微型光学设备中应用（例如条形码扫描、传感器，或作为物镜等）。球透镜还可以被视为预成型的非球面透镜。球透镜的一个优点是短的背焦距（BFL），这一特性减少了透镜与光纤之间的距离，在空间较为狭窄的情况下非常有用，并且紧凑的尺寸可以降低生产成本。此外，球透镜是旋转对称的，这使得它在对准和定位时更加方便。
半球透镜是球透镜的变体，通过简单地将球透镜切成两半得到。由于一个平面表面带来的安装便利，半球透镜非常适合需要更紧凑设计的应用。
棒透镜是圆形棒状的光学透镜，将准直的光束聚焦到一个维度。光线沿着透镜的周长传播，因此棒透镜的周围表面是精密抛光的，而两端是平的，可以不进行光学处理，但也可以进行打磨。棒透镜的用途包括准直发散光、线性聚焦、以及在刚性内窥镜中作为物镜与目镜之间的图像倒转透镜（内窥镜是一种观察人体内部的医疗仪器）。棒透镜还可以作为光管使用（光学元件通过全内反射在平面端之间传输光线）。
非球面镜头是一种具有非球形光学前表面（即曲率半径随距离光轴的变化而变化）的光学镜头。非球面镜头的独特特点是能够最小化球面像差。球面镜头本身具有球面像差，由于光程的不同，靠近光轴的光的焦点往往比射入球面镜头边缘的光点更靠前，这导致图像模糊和斑点宽度增大。与球面镜头相比，非球面镜头大大减少了球面像差，从而提高了图像分辨率，斑点直径比球面镜头的斑点直径小几个数量级。非球面镜头还具有较大的数值孔径（低f数），因此可以增加光通量，提高光功率效率。将非球面镜头集成到镜头模块中，还可以减少元件数量，避免过多光学元件用于校正球面像差，从而实现紧凑和简化的设计。
轴锥镜（Axicons）：
轴锥镜或锥形镜头是一种具有锥形侧面和平坦侧面的光学镜头，其特征由底角（称为物理角）和顶角决定。轴锥镜的工作原理是利用干涉效应，在光轴上创建一个焦线。轴锥镜可以用来生成近似的无衍射贝塞尔光束，贝塞尔光束是一种由一系列同心环组成的光束，这些环通过将准直的高斯光束转化为近场中的相等功率的环形光束。尽管贝塞尔光束在现实中并不存在，因为它需要无限的能量来产生，但轴锥镜通过保持无衍射的贝塞尔光束特性，能够在比类似的高斯光束更长的距离上有效工作。一个平凸轴锥镜还可以用来将激光光束转化为环形光束，远场中的环厚度将是入射激光光束直径的一半。