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基本原理简介        声光Q开关工作在激光腔内，通过主动控制谐振腔的品质Q因子(损耗)来产生高强度的脉冲光。是利用声光效应设计和制作的一种声光调制器件。        通俗来讲，声光效应是指光通过一块受到超声波扰动的介质时发生衍射的现象，这种现象是光波与介质中声波相互作用的结果，其原理较传统平面光栅更为复杂、抽象。        为了方便用户更好的选择产品，我们首先简单回忆一些与声光Q开关相关的原理知识。   声光效应        各向同性的光学介质在不受声场作用时，光学性质是稳定的。但当它受到声波场（如超声波）作用时其光学性质就要发生改变。当超声波通过介质时，介质中各点会出现随时间和空间发生周期变化的弹性应变，进而导致介质中产生随时间和空间呈周期变化的弹光效应，如图1所示，使得介质中各点的折射率n也会产生响应的周期变化。         n0为无应变情况下的晶体折射率。 图1 超声波在介质中的传播示意图         因此，当光通过有超声波作用的介质时，相位就要受到调制，如同光通过一个衍射光栅，光栅的间距等于声波波长λs，光束通过这个光栅时就要发生衍射，这就是声光效应。由于声波是运动的，因此介质应视为以声速运动的声光栅，由于声速仅为光速的十万分之一，所以对于入射光斑来说，运动的声光栅可以认为是静止的，其光栅方程为         声光栅的光栅常数等于声波的波长λs，θ和θi分别为入射光和衍射光与光栅平面的夹角，m是衍射级次，是光波波长。        依据超声波频率的高低与声波和光波作用长度的不同，声光衍射现象可以分为拉曼-纳斯（Raman-Nath）衍射和布拉格（Bragg）衍射。   拉曼-纳斯衍射        拉曼-纳斯衍射产生于超声频率较低且声光相互作用长度较短的情况。光束通过声光介质只发生折射和少量的反射，仍可将出射光波看成是平面波；但声波通过声光介质时，根据声光效应原理，声光介质如同一块声光栅，由于声光相互作用长度较短，认为声子和光子只作用一次，因此可以将声光介质看做平面光栅，光通过时产生多级衍射，如图2所示，由衍射原理可知，各级衍射波最大值方向满足条件          在入射光两侧出现与m=0,±1,±2,……相关的一些衍射极大值。  图2 拉曼-纳斯衍射        关于衍射效率，我们知道第m级衍射光强为    …

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线扫镜头的介绍        对于刚接触视觉成像的人员，听到线扫系统，线扫相机，线扫镜头，往往会有很多疑问，不知道该如何理解这些技术与产品。此文章将为用户解释线扫系统及线扫镜头的特点。   线扫系统的定义        传统意义上，成像系统更多使用面阵相机，即相机的成像传感器为长方形，横纵尺寸上都有多个感光单元，可以采集一个方形区域的图像。使用面阵传感器的系统，我们可以统称为面阵系统。  图1：面阵系统示意图        而使用扫相机的成像系统，成像传感器为长条形，多个感光单元排成一行，可以采集一个细长条形区域的图像。我们可以称之为线扫系统。       当被检测物体与线扫系统有相对运动时，可以连续采集每一条数据，最终合成一张完整的图片。  图2：线扫系统示意图 线扫系统的由来        一般来说，一项技术的普及原因是解决了问题。那线扫系统解决了哪些问题呢？        在工业检测系统中，工业相机的分辨率越高，检测精度更高。一些追求高精度的应用中，线扫系统比面阵系统更具成本优势和技术优势。        成像技术发展的几十年中，主流成像相机的分辨率通常为1K*1K，2K*2.5K。如果需要更高的分辨率，只能靠多个相机拼接的办法获得。在拼接系统里，图像拼接难度大、系统故障率高一直是个难以解决的难题。一般来说，在相同的检测精度下，线扫系统的相机数量更少，运行也更稳定，能比较好地解决这些问题。        随着芯片的更新换代，市场上有了更高分辨率的面阵工业相机。如5K*5K，或者1亿分辨率的工业相机。以5K*5K的工业相机为例，其横向分辨率是5K，但依然跟主流的8K，16K线扫相机有较大的差距。而新推出的1亿分辨率的工业相机成本是比较高的，并且配套的镜头并不十分完善，配套成本较高。线扫系统依然是一个更优的选择。        可以说，线扫系统以更低成本提高了系统精度，也提供了更稳定的检测系统。因此线扫系统在某些场合获得了广泛应用。 图3：面阵系统与线阵系统的工作原理   线扫系统的构成        线扫系统的构成有：线扫镜头，线扫相机，线扫光源，处理系统……等。 图4：线扫系统主要组成部分 线扫系统的应用        线扫系统的应用比较多，比较常见的有印刷检测，钞票检测，纺织品检测，铁路检测，公路检测等等。 出版印刷检测…

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激光反射镜的简介   高能激光技术经历了60年的飞速发展，激光系统中的反射镜也承受着越来越高的功率密度，传统的反射镜基片材料、表面镀膜层和表面质量标准等已不能完全适应高能激光系统的需要。激光辐射对反射镜（及其他光学元件）的损伤主要有三种形式：一是因光吸收导致的热效应；二是短脉冲激光辐射造成的介质击穿；三是超短脉冲材料激光下，因极高的峰值功率而直接导致物质化学键破坏。因此，反射镜在传输高能激光束时，由于激光辐射作用及反射镜材料的热膨胀、局部热应力以及反射镜固定时的机械应力等原因，会使反射镜面发生形变，影响光束的传输质量。 激光反射镜是激光系统中的主要光学元件，包含单点波长激光反射镜、宽带激光反射镜，在激光光学系统中起到反射光线、折转光路等作用。广泛的应用在激光打标、激光焊接、激光微加工、非线性光学和各种以激光为光源的教育科研相关领域等。激光反射镜的好坏直接影响着激光系统的性能。   激光反射镜技术指标   在高能激光系统中，制约着反射镜性能的因素已不单单是反射率，还包括了激光损伤阈值、表面质量等。选择激光反射镜时，最重要也是最难选择的是激光损伤阈值。   激光损伤阈值 激光损伤阈值是衡量一个光学元件承受光辐射能力的参数，表示可以承受的最大光功率密度（连续光源）或最大能量密度（脉冲光源），单位分别是W/cm2和J/cm2。如下图，是联合光科的Zerodur激光线介质反射镜系列产品的激光损伤阈值及其他部分参数。   图2 Zerodur激光线介质反射镜参数   连续激光对光学元件的损伤，主要是由光吸收形成的热效应造成的，损伤阈值由最高可承受的激光功率密度表示。 ，单位是W/cm2，如，一个功率为100W的连续激光，光斑直径为5mm，则  这样求得的是整个光斑上功率密度的平均值。 脉冲激光对元件的损伤阈值，通常由最大可承受的脉冲能量密度来表示， ，单位是J/cm2，如，一个单位脉冲能量为0.5J的脉冲激光，脉宽为20ns，光斑直径为5mm，则 ，同样这也是一个平均值。   对于脉冲宽度为皮秒(ps)和飞秒(fs)的超快激光，由于在激光脉冲内有极高的峰值功率和电场强度，其损伤阈值通常无法从纳秒脉冲的损伤阈值中计算得到，且损伤机制和脉冲宽度有很大关系，不易表征。   在判断激光反射镜的激光损伤阈值是否满足要求时，有几点需要注意：1. 对于连续激光，对于连续激光，为了保险起见，通常在计算得到的激光功率密度上乘2，来表示高斯光束中心区域的功率密度。2. 对于连续激光，光学元件的激光损伤阈值随波长成比例关系，例如，在532nm处的损伤阈值大约是1064nm处阈值的一半。3. 对于脉冲激光光束，常有一些较高功率的热点，为了保证反射镜不被损坏，建议在计算得到的能量或功率密度乘上2或3倍的安全系数。4. 对于脉冲宽度在微秒(μs)和纳秒(ns)之间的脉冲激光，损伤阈值和脉冲的时域宽度的平方根成比例关系。例如，一个光学元件在1μs脉冲下的损伤阈值，是其在10ns脉冲下损伤阈值的10倍。5. 若激光脉冲宽度在毫秒(ms)和连续激光之间，则要同时满足激光反射镜的连续和脉冲激光损伤阈值。  表面面型 表面面型偏差指的是光学元件表面与理想标准面的偏差量，由光圈或表面平整度来表示。联合光科提供的激光反射镜标准品有两种面型精度，分别是λ/4@632.8nm和λ/10@632.8nm，对于平面反射镜来说，数值越小表示表面越平整。  表面光洁度 表面光洁度，表示光学表面的划痕和麻点，越小的值表示划痕和麻点的尺寸越小。对于激光系统，光学元件的高表面光洁度尤为重要，可以有效降低光的散射。联合光科提供的激光反射镜具有高表面光洁度，一般优于20-10，甚至在10-5范围内。   激光反射镜应用和选型   激光反射镜被应用于非常广泛的领域，包括：激光器、激光设备、医疗仪器、光通讯等。联合光科可提供多种应用于不同工作场景的激光反射镜，包括：工作波长：355nm、532nm、1064nm、266-20000nm；入射角：0°、45°、0-15°、0-45°；表面面型：λ/4@632.8nm、λ/10@632.8nm；反射率：具有多种不同高反射率大小的激光反射镜，通常反射率＞99%；损伤阈值：不同激光类型有多种不同高损伤阈值的产品，如，500W/cm2for CW laser、5J/cm2for 10nsec pulses等；反射镜基底材料：根据应用的波长不同、功率不同、环境不同等因素，可以选择不同的反射镜基底，包括，熔融石英、紫外级熔融石英（UV Fused Silica）、微晶玻璃（Zerodur）、硼硅玻璃（Borofloat® 33）等；尺寸大小：直径为12.7mm、25.4mm、50.8mm和12.5mm、25mm、50mm等各种尺寸反射镜； 选择激光反射镜时，以上基底材料、反射率、面型、损伤阈值、相应工作环境等都是需要考虑的因素。 联合光科可以提供激光反射镜标准品如下：详细请点击链接——激光反射镜  

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远心镜头简介     远心镜头，由Telecentric Lens翻译而来。“tele”是far，即中文的“远”;“centric”，翻译为“中心的”。“Telecentric Lens”直译即“远心镜头”。但按照字面，用户是比较难理解其准确含义。    从光学上定义，远心镜头是一种主轴主光线与光轴平行的成像镜头，其主要指标为远心度。    其光学定义比较抽象，我们可以从应用角度了解其特点。在应用端，即精密测量领域，远心镜头最突出的特点是可以在一定的物距范围内，图像放大倍率不发生变化，消除了其他光学镜头测量不准的状况。         远心镜头可分为物方远心镜头、像方远心镜头和双远心镜头。下面从原理上来介绍下这三种产品的特点和区别： 物方远心镜头物方远心镜头，是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上，即入瞳位于物方无穷远处，所有进入镜头的物方发光点的主光线都和镜头的光轴平行，如图2所示。 该光路可以消除物方由于调焦不准确带来的读数误差，即在一定距离范围内，物距发生改变，但像高不变，即测得的物体尺寸不会发生变化。物方远心镜头用于工业精密测量，畸变极小，高性能的可以达到无畸变。 图2 物方远心光学系统   像方远心镜头像方远心镜头，是通过在物方焦平面上放置孔径光阑，即出瞳位于像方无穷远处，所有经过镜头进入到CCD的成像点的主光线都和镜头的光轴平行，如图3所示。该光路可以消除像方调焦不准引入的测量误差，即在一定范围内，虽然CCD的安装位置有改变，在CCD上成像大小不变。 图3 像方远心光学系统   双远心镜头双远心镜头，综合了物方远心镜头与像方远心镜头二者的优点，避免了两种方法产生的测量误差，保证了测量数据的精确度，如图4所示。双远心镜头主要用于机器视觉检测领域。 图4 双远心光学系统   远心镜头的技术指标 远心镜头由于其独特的设计原理，具有高分辨率、超大景深，超低畸变等光学特征。选择远心镜头时，通常需要关注放大倍率、景深、远心度、畸变、分辨率等技术指标。    放大倍率     远心镜头的放大倍率，β=感光器直径/视野直径，感光器尺寸如图5所示，在选择远心镜头时，要求远心镜头兼容的传感器靶面大于或等于配套的相机靶面,否则会造成分辨率的浪费。  图5 感光器尺寸比例大小   远心度 远心度描述了远心镜头主光线偏离于光轴的角度，角度越小远心度越好，成像的倍率误差就越小，测量也就越精确。   景深 景深指镜头能成清晰像的最近物点与最远物点之间的距离。由于远心镜头独特的设计原理，具有比普通工业镜头大得多的景深。   畸变 畸变是光学透镜固有的透视失真的总称，远心镜头具有很小的畸变，联合光科的远心镜头产品畸变都做到了0.06%以下。   分辨率 分辨率指远心镜头能分辨的两点的最小距离或1mm内可以分辨观察到黑白条纹的线对数。也可用传感器能分辨的最高空间频率表示，远心镜头的分辨率=1 / 2 x 像元尺寸。如：传感器像元大小3um，远心镜头的分辨率则是166lp/mm，根据高分辨率的要求，镜头的MTF需要在166lp/mm大于0.3。   在选择远心镜头时，除了以上主要的技术指标外，远心镜头的接口类型、照明方式、F数等技术指标也需要满足要求。   远心镜头选型    由于远心镜头具有独特的技术优势，目前，在机械零件测量、塑料零件测量、玻璃制品与医药零件测量、电子元件测量等高精度检测方面均有应用。远心镜头与光源、相机一起构成一个图像采集系统，因此远心镜头的选择受到整个系统要求的制约，在进行选择时要综合判断：1. 镜头的视场≥被测物大小；同时考虑镜头放大倍率和兼容传感器尺寸；2.…

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光栅的原理和分类   光栅是由一系列等距平行刻线组成的光学元件，它是利用光的衍射和干涉原理进行分光的一种色散元件，被广泛应用到生化仪器、光谱仪器、分光光度计等相关产品上或相关领域中。光栅的种类很多，分类的方式也不尽相同。 平面刻线衍射光栅 透射光栅   按照工作表面的形状，可分为平面光栅和凹面光栅。凹面光栅兼具分光和聚焦功能，需沿着光谱面弯曲的方向拼接多个探测器才能完成全光谱的探测，且会伴随着较大的像差，造成结果的测量误差。因此，平面光栅更常用。 按照工作方式不同，可分为透射光栅和反射光栅两种。其中，透射光栅对光的利用率不高，光能损失较大。     按照制作工艺不同，可分为全息光栅和刻划光栅。          刻划光栅利用光栅刻划机，用钻石刀头对材料进行加工，刻线密度调节灵活，但所能达到的刻线密度有限，还可能存在周期性的刻划失误，产生鬼线效应，干扰光栅的分光。          全息光栅是利用激光器产生两束相干光，在涂有光敏材料涂层的基板上产生一系列均匀的干涉条纹，使光敏物质被感光。然后用特种溶剂溶蚀掉被感光部分，即在蚀层上获得干涉条纹的全息像。离子刻蚀技术还能够利用离子束轰击刻槽，加工刻槽的形状使之成为闪耀光栅，增强衍射效率。   光栅的分光性能及常用参数   光栅方程 光束经过准直后成为平行光，以一定的角度照射在光栅上。不同波长的光以不同的角度出射，决定各级主极大位置的方程式称为光栅方程。最基本的光栅方程为：d(sini ± sinθ)=mλ   m=0,±1,±2，… 方程表示，根据mλ 值平行光束以入射角 i 斜入射到缝间距为d的光栅上，将光以离散的角度θ偏转，其中m是主极大级次。入射角i 和θ 衍射角分别是入射光线和衍射光线与光栅法线之间的夹角，在考察与入射光同一侧的衍射光谱时，上式取正号；在考察与入射光异侧的衍射光谱时，上式取负号。可以看出，对于给定的级次m，不同波长的光将以不同的角度从光栅出射。 图2 透射光栅与反射光栅衍射原理   色散 光栅的色散用角色散和线色散表示。相差单位波长的两条谱线通过光栅分开的角度为角色散：，我们光栅产品中也用倒角色散即角色散的倒数（单位nm/mrad）来表示色散能力。光栅的线色散是聚焦物镜焦面上相差单位波长的两条谱线分开的距离。设物镜的焦距是f，则线色散为：   衍射效率 光栅的衍射效率通常有两种定义，即相对衍射效率与绝对衍射效率。相对衍射效率，定义为在给定波长和衍射级次下，探测器接收到的光栅的衍射光通量与一块同孔径的标准反射镜的反射光通量之比；绝对效率，是指给定光谱级次中单色衍射光通量与入射光通量之比；光栅衍射效率曲线指的是光栅衍射效率对波长的函数关系。    图3 典型的光栅衍射效率曲线图   闪耀角 闪耀光栅，是一种特殊形式的反射式或透射式衍射光栅，它的刻槽面与光栅面不平行，两者之间有一夹角γ，称为闪耀角。 图4 闪耀光栅衍射原理   闪耀波长 闪耀光栅能够在特定衍射级次产生最大光栅效率，即大部分光功率将会在设计的衍射级次，通常为1级，同时尽量减少其它级次（尤其是零级）的功率。由于这种设计特性，闪耀光栅会在某一特定波长下工作，这种波长也称为闪耀波长。在Littrow结构下，即入射光垂直于光栅刻槽面（光谱仪中称之为自准直式入射），入射光的角度i和衍射光的角度θ 相同，i=θ=γ，这时，1级光谱闪耀的光栅其闪耀波长λB为：λB=2dsinγ。   光栅的应用和选型 提供各种光栅，包括透射光栅、平面刻线衍射光栅、平面全息光栅、透射光栅分光片等。表1 光栅标准品及应用领域

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