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工业镜头常规指标介绍和选型指南
成像镜头，又称光学镜头，因其应用不同衍生出各种名称。通常，我们把用于工业自动化领域的成像镜头统称为工业镜头。工业镜头是工业检测系统里的重要元素，其成像质量直接影响到检测系统的整体性能。        近年，智能制造行业的发展对成像技术提出新的挑战。为了满足成像应用，各种类型的工业镜头层出不穷。那么，面对如此之多的镜头，该怎样进行选择呢？
 
  工业镜头一般选型步骤       在选择现有工业镜头产品时，我们一般按照这个步骤进行选型。        在这个选型过程中，明确项目需求和确认成像镜头的参数成为了重点。项目需求是多种多样的，面对不同的需求，普遍适用的选型方法是不存在的。本文尝试理清工业镜头常用参数的定义，协助选型。
 
  工业镜头的常用参数  焦距       焦距是指镜头的光学中心（光学后主点）到成像面焦点的距离，平行光通过镜头汇聚于一点，这个点就是所说的焦点，是镜头的重要性能指标。       焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，所观察的范围大；焦距数值大，视角小，观察范围小。一般常用的工业镜头的焦距为8mm、12mm、16mm、25mm、35mm、50mm等。       焦距选择方法： 
 
  工作距离       工作距离是指镜头前端机械面到被拍物之间的距离。
 
  F值       光圈F值又称为光圈数，是镜头焦距与有效孔径之比。
 
  视场角       在光学系统中，以镜头为顶点，以被测物体通过镜头的较大成像范围的两边缘构成的夹角叫做视场角。视场角的大小决定了镜头的视野范围，视场角越大，视野就越大，光学倍率也就越小。       视场角与传感器尺寸有关，镜头的视场角应标明标准传感器尺寸。       以联合光科16mm 2/3″ 5M 定焦镜头 为例：    使用某一款相机，在相同工作距离下拍摄，不同焦距的镜头也会有不同的视场角。图：同款相机，相同工作距离，不同焦距的拍摄效果（注：图中所标为水平视场角）     视场角与焦距有关，如下图片：视场角与镜头焦距。
 
  畸变       镜头对被摄物体所成的像相对于物体本身的失真程度。       通常分为两种：       枕形畸变：镜头成像画面呈现向中间收缩的失真现象。       桶形畸变：镜头成像画面呈桶形膨胀状的失真现象。 
 
  光学接口       相机和镜头的连接方式即为镜头的光学接口，业内对于光学接口已经形成了标准的规范。例如CS口、C口、F口。在工业应用中，一般C口和CS口用在小传感器尺寸相机上，F口用在大传感器尺寸相机上。此外，还有线阵相机常用接口M42、M58、M72等，顾名思义这些就是某个直径的螺纹口。
 
  传感器尺寸       一般指镜头设计时，能够适配的较大的图像传感器尺寸（对角线），一般按照传感器尺寸进行描述，如1”、2/3”、1/2”、1/3”等，如果相机传感器尺寸大于镜头设计较大尺寸，则会在画面四个角形成暗影或黑角。 
     图：传感器超过适配尺寸，会形成黑角
 
  光学总长       光学系统第一个表面到像平面的距离。
 
  放大倍率       是指物体通过镜头在焦平面上的成像大小与物体实际大小的比值。       对同一个镜头而言，光学倍率与被拍摄物体距离镜头的远近有关；在较短工作距离对焦时，光学倍率较大。
 
  景深       镜头对某一物平面对焦后，在对焦平面的前后都有一段能清晰成像的范围，分别称为前景深和后景深。       景深=前景深+后景深； 像方弥散圆：成像光束未会聚于一点，在像平面上形成一个扩散的圆形投影，称为弥散圆。景深ΔL=ΔL1+ΔL2       δ：弥散圆直径；       f ：焦距；       F：光圈F值；       L：拍摄距离；       减小光圈（增大F值）、增加拍摄距离、选择小焦距镜头均可使景深增加。
 
  MTF（调制传递函数）       用来表示镜头的成像性能，成像再现物体的对比度的程度，MTF可以近似理解为黑白线条的对比度，较大值为1，顶端的黑色线条代表该镜头理论上可以达到的较佳成像质量。其余彩色线条分别代表不同视场情况下的MTF值。其中同一颜色的线条分别代表子午T和弧矢S两个方向的MTF值情况。
        
    同一频率时，MTF值不同会给图像带来差异。
 
  总结       工业镜头的参数较多，从项目需求到工业镜头参数的确认，需要有一个转换的过程。理清工业镜头参数的概念，了解工业镜头常用参数对结果造成何种变化，从而选出合适的产品，往往是较高效的办法。
棱镜的选型和常规指标介绍
原理和分类
  棱镜是一种按照出射光线和入射光线成特定角度来转折光线的光学元件。棱镜在光学系统中主要实现转折光路、转像、倒像和扫描等功能。用于光束转向的棱镜一般可以分为反射棱镜和折射棱镜。
 
反射棱镜是将一个或多个反射面磨制在一块玻璃上，利用全反射原理和镀膜技术制成，如果在棱镜内部的光线抵达表面时的角度是大于发生全反射的临界角，便会产生全反射，所有的光线都会被反射回内部；若入射光线不能全部发生全反射，则需在该面上镀以金属反射膜，如银、铝或金等，以减少反射面的光能损失；另外，为了增加棱镜的透光量，减小或消除系统的杂散光，会在棱镜的入射面和出射面镀特定光谱范围的增透膜。在光学系统中反射棱镜主要用于改变光学系统光轴的方向或位置、改变成像方向用作转像系统、实现分光和合像等。
 
 
反射棱镜的种类繁多，形状各异，大体上可分为简单棱镜（如直角棱镜、等腰棱镜、五角棱镜、道威棱镜）、屋脊棱镜、椎体棱镜和复合棱镜。
图1 反射棱镜和折射棱镜的工作原理
 
折射棱镜是根据光的折射原理，工作面是两个折射面，两折射面的交线成为折射棱，两折射面间的二面角成为折射棱镜的折射角，用α表示。出射光线与入射光线的夹角称为偏转角，用δ表示，对于给定的棱镜，折射角α和折射率n是定值，折射棱镜的转向角δ只随光线的入射角I而变化。在光线的光路对称于折射棱镜时，偏向角取得较小值，表达式为：
折射角很小的棱镜称为光楔或楔形棱镜，由于折射角很小，当光线垂直入射或接近垂直入射时，光楔偏向角表达式可以近似简化为：δ=（n-1）α
 
图2 光楔
棱镜技术指标
 
镀膜特性
 
通常在棱镜反射面镀铝、银反射膜以提高光反射率，在入射面和出射面镀增透膜来增加棱镜的透光量，减小或消除系统的杂散光，包括UV、VIS、 NIR、SWIR不同波段。常见镀膜特性如下图。 
  
图3 多种镀膜特性
 
转向特性
 
棱镜可以实现转折光路、转像的功能，不同棱镜实现的光束、图像转折角度不同，同一棱镜用法不同，实现的转折角度也不同。图中坐标系不是真实系统坐标系，仅用来表示图像光线偏折方向、图像上下、左右旋转方向。
 
表1 棱镜的转向特征
 
棱镜的应用和选型
 
提供各种棱镜现货标准品，如适用于紫外、可见光、近红外等不同波段的，不同尺寸的准精度和高精度的K9玻璃或紫外熔融石英直角棱镜、K9五角棱镜、K9道威棱镜、K9屋脊棱镜、K9角反射镜、紫外熔融石英角反射镜、楔形棱镜等，产品表面镀膜情况有镀铝、银、金反射膜、增透膜、镍铬保护、黑漆保护等，产品优势及应用领域见表2，更多信息请参考网站。
 
我们在提供各种棱镜标准品的同时，我们也可根据您的实际需求为您提供棱镜定制的服务，如棱镜尺寸的更改、参数指标的提高、镀膜要求的更改等。
 
表2 、棱镜标准品及应用领域
光栅的常规指标介绍和选型指南
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
嘉腾LED玻璃透镜模组优势 1.散热快,产品更耐用 2.配光优,照明效果更佳 3.光衰少,延长使用寿命 4.外观美,产品设计独特 5.组件好,品质更优 6.品质更优,寿命10年以上 玻璃透镜优势 玻璃透镜连板设计，突破了传统的模组采用的PC连板透镜，带来一种全新的体验，有效地克服了PC透镜的不良问题： 1、抗腐蚀能力：高硼硅3.4玻璃属于硼硅酸盐玻璃中的硼硅玻璃，耐酸耐碱，抗腐蚀性能优越。 2、耐温性强：相比PC透镜，其热膨胀系数较低，拥有良好的热稳定性，光学表面温度的变化小，保留原有的光学照明效果。 3、透光率高：常规PC透镜透光率在85%左右，造成光照的浪费，玻璃透镜透光率为90-93%，镀加增透膜后可高达97%。 4、相比于PC透镜，玻璃透镜不会产生老化/黄化现象，从而影响透镜透光率。 5、相比于PC透镜，玻璃透镜不会吸附灰尘，并且方便清洗。 隧道照明配光 发光角度120°×80°、150°×80°（对称）等多种配光角度，合理的照度均匀度和防眩光等级等 设计有效的改善隧道内路面的墙壁照明状况，改善隧道内视觉享受，减轻驾驶员驾驶疲劳。 道路配光 有TYPE2-M、TYPE3-M等多种配光角度，其配光在路面形成照度均匀的类矩形光斑， 可以适用于双向八车道、六车道、四车道、二车道、一车道道路情况。 高杆灯配光 应用于大型广场、主干道交叉路口、码头、车站和体育场等场所中，悬挂高度较高，照明范围比较 广泛而且均匀，能够带来较好的照明效果，满足大面积场所的照明需求。 工矿灯配光 发光角度25°/45°/60°/90°/120°，主要应用于大楼外墙、桥梁、公园、广告招牌、球场广场、 工厂车间照明。
远心镜头的选型和常规指标介绍
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. 镜头的景深大小≥被测物表面起伏高度；3. 镜头的分辨率、畸变、远心度匹配检测系统的检测精度；4. 镜头的工作距离、外形尺寸匹配安装的尺寸空间；5. 镜头的接口匹配相机接口；6. 还需要考虑系统的打光照明方式，有非同轴和同轴两种远心镜头可供选择，同时要考虑到镜头F数和照明接口尺寸。
 
标准C接口的GA大视野双远心镜头和紧凑型高倍率双远心镜头，两个系列远心镜头均有同轴照明和非同轴照明两种版本，产品特点如下，
 
光学透镜加工由于精度高，加工对象特殊，所以必须在专门的光学车间内进行。因此，除了遵守一般的机械加工规则外，还必须遵守光学加工所特有的安全操作要求。 光学透镜车间的特点在光学零件加工过程中，大多数工序对温度、湿度、尘埃、振动、光照等环境因素是敏感的，特别是高精度零件和特殊零件的加工尤其如此。 因此，光学车间都是封闭形的，并要求恒温、恒湿、限制空气流动、人工采光，防尘。 01 温度对光学工艺的影响。恒温是光学车间一个明显特点之一。这里包括恒温温度及波动范围两个问题。光学车间各工作场所由于要求不同，对恒温温度及其波动范围的要求是各不相同的。 （1）温度对抛光效率与质量的影响由于抛光过程中存在的化学作用随温度升高而加剧，因而升温会提高抛光效率。但由于古典工艺中采用的抛光模制模用胶、粘结胶等主要由松香和沥青按一定配比制成，一定的配比只在一定的温度下使用。而且它们对温度的变化较为敏感，温度过低，抛光模具与零件吻合性不好；温度过高，抛光模具抛光工作面变形。这两者将使加工零件的精度难以保证，具体表现在光圈难以控制和修改。实践得出：抛光间的温度一般应控制在22℃±2℃为宜。 （2）检验对室温的要求温度的波动直接影响检验精度。一方面因为精密光学仪器对温度的波动很敏感；另一方面被检零件不恒温时，检具和零件间有温差会直接影响读数精度。所以，检验室必须恒温，并且也应控制在22℃±2℃范围内。 02 湿度对光学工艺的影响。在光学零件加工过程中，凡要求恒温或空调的地方，均因控制湿度所需。因为，水份蒸发速度直接影响湿度恒定状态。湿度过低，易起灰尘，零件表面清擦时也易产生静电而吸附灰尘，影响其光洁度。特殊零件如晶体零件的加工以及光胶工艺等，对湿度的要求尤为严格。光学加工过程中室内温度一般应控制在60%左右。 03 防尘。由于光学零件对表面质量即表面光洁度和表面疵病有极高的要求，所以光学车间的防尘问题也特别突出。灰尘在抛光时会使零件表面产生道子、划痕、亮丝；在镀膜时，会使膜层出现针孔、斑点、灰雾；在刻划时会引起刻线位置误差、断线等。灰尘来源主要有：外间空气带入；由工作人员衣物上落下（粒径一般在l一5μm左右，直径小于1μm的灰尘，往往不能依靠自重降落，而长时间悬浮于空气中，影响产品质量）；不洁净的材料、辅料、工夹具等带入；生产过程中产生的灰尘（光学车间的净化条件，若按室内含尘的重量浓度要求，应控制在毫克／米3的数量级。胶合室的要求更严,一般以颗粒浓度作为要求，达到粒数／升的数量级）。
激光反射镜的选型和常规指标介绍
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
 
线扫系统及线扫镜头介绍
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。
出版印刷检测纸币印刷质量检测纺织品检测铁道检测
 
线扫镜头介绍–线扫系统的核心部件之一
       线扫镜头，可理解为与线扫相机搭配使用的镜头。本质上说，线扫镜头跟面阵镜头没有区别。线扫镜头的特点是最大像面尺寸比较大，常见的成像尺寸有43.2mm，60mm，80mm等。因为这个特点，线扫镜头的常规参数往往难以达到设计效果，需要投入更多研发。
图9：线扫镜头参数
       
       随着检测水平的提高，对线扫镜头的要求也越来越高。但如何评价一个线扫镜头的性能却成为了一个难题，尤其是如何评价线扫镜头的成像质量。用户只能通过实拍测试的方法验证是否符合使用要求。实拍测试往往伴随着更高的时间成本，并且标准多样化，难以形成统一的标准。
       鉴于此，联合光科的线扫镜头采取的是标准设备实测的方法，为用户提供量化的数据。
       以我们的产品V8K系列举例：
产品介绍–GAOPTICS V8K系列线扫镜头
图10：高光光学V8K线扫镜头
       
       即使图10 列出这些参数，我们还是难以判断其性能，通常情况下，量化的数据更能说明线扫镜头的性能，更利于评估系统的性能。于是我们有了更详实的MTF测试报告。
 
       在一些中高端的线扫应用，用户会要求每个镜头都提供MTF实测报告，MTF涵盖了对比度、分辨率、空间频率、色差等相当丰富的信息，并且非常详细地表达了镜头中心和边缘各处的光学质量。
 
       以新产品V8K系列线620101为例，其MTF测试报告如下图所示：       1. 对数越大，对比度越高，镜头的分辨率越高。       2. 曲线越平滑，中心与边缘一致性越好。
 
图11：620101镜头 MTF测试数据
 
 
图12：镜头 MTF测试报告展示
 
       除了MTF数据，我们还提倡线扫镜头的畸变，相对照度等关键参数也需要量化，让用户能更准确评估其系统的水平。
 
总结
       在许多应用场景中，线扫系统能够以更低的成本获得更稳定的图像。线扫镜头作为线扫系统的重要组成部分，具有自身的特点，量化的数据更利于判断其性能。
图13：联合光科部分线扫产品&光源
偏振器件的基本原理及产品介绍
相对比于最常见的几何光学成像知识，偏振、双折射、旋光等物理光学范畴的概念往往更加晦涩难懂，但在工程技术中又有着广泛和重要的应用，如激光系统中常用的偏振片、波片、格兰棱镜、法拉第旋转器、自由空间隔离器等都是基于物理光学的原理。本文将为用户解释偏振的基本原理，同时介绍法拉第旋转器和自由空间隔离器的工作原理和特点。 
 
偏振基本原理简介
偏振
       光是一定波段范围的电磁波，电磁波中电场强度E和磁场强度B的振动方向都与电磁波传播方向垂直。光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E引起的，因此，常将E的振动称为光振动，E的振动方向为光矢量的方向。 
图1电磁波振动方向
       就偏振性而言，光一般可分为偏振光、自然光和部分偏振光。光矢量的方向和大小有规则变化的光称为偏振光。在传播过程中，光矢量的方向不变，其大小随相位变化的光是线偏振光，在垂直于传播方向的平面上，光矢量端点的轨迹是一直线；圆偏振光在传播过程中，其矢量的大小不变，方向规则变化，其端点的轨迹是一个圆；椭圆偏振光的光矢量的大小和方向在传播过程中均成规则变化，光矢量端点沿椭圆轨迹转动。 
图2 (a)线偏振光        (b)圆偏振光        (c)椭圆偏振光
 
       自然光可以看成是在一切可能方位上振动的光波的总和，即在观察时间内，光矢量在各个方向上的振动几率和大小相同。自然光在传播过程中，由于外界的影响，造成各个振动方向上的强度不等，这种光叫做部分偏振光。 
图3 (a)自然光            (b)部分偏振光
 
旋光现象
       对于某些晶体，当入射平行线偏振光在晶体中沿着光轴方向传播时，线偏振光的光矢量随传播距离逐渐转动，这种现象称为旋光现象。 
       可以发生旋光的物质可以是双折射晶体（如石英、酒石酸等）、各向同性晶体（如砂糖晶体、氯化钠晶体等）和液体（如砂糖溶液、松节油等）。 
       在固有旋光材料中，光矢量的旋转方向取决于光的传播方向，即如果光束沿原来的光路返回，其振动面将转回到初始位置。 
 
图4 旋光现象
法拉第效应
       法拉第效应也称为磁致旋光效应，是磁光效应的一种。所谓磁光效应，即指在强磁场的作用下，物质的光学性质会发生变化。法拉第效应是指在强磁场作用下，本来不具有旋光性的物质产生了旋光性，即线偏振光通过加有外磁场的物质时，其光矢量发生了旋转。 
图5 法拉第效应
       如图5所示，将玻璃棒放进螺旋管的磁场中，并置于正交偏振器P、A之间，使光束顺着磁场方向通过玻璃样品，此时检偏器A能接收到通过样品的光。入射光矢量旋转的角度θ与沿着光传播方向作用在非磁性物质上的磁感应强度B及光在磁场中所通过的物质厚度l成正比，即θ=VBl       其中，V是物质常数，称为维尔德（Verdet）常数，它与波长有关，且非常接近该材料的吸收谐振，故不同的波长应选取不同的材料。从偏振特性的角度来说，磁光材料引起的光偏振方向仅取决于外加磁场的方向，而与光的传播方向无关。也即它可以将正向入射光和反向入射光的偏振面都向同一方向旋转同一角度，而与传输方向无关，所以法拉第效应具有非互易性，这与材料的固有旋光效应不同。
 
偏振器件工作原理
       常用的偏振器件有很多，我们往期的技术系列文章中介绍了偏振分光棱镜、波片等器件，本次主要介绍两种偏振器件，分别是法拉第旋转器和自由空间隔离器。
 
法拉第旋转器
       法拉第旋转器是一种利用法拉第效应实现光的偏振状态旋转的装置，它在饱和磁场作用下对特定波长的光产生45°的旋转角。主要由磁光材料和永磁材料两部分构成，工作原理见上述图5。 
       在可见光及近红外波段常用的磁光材料主要有钇铁石榴石（YIG晶体）、铽镓石榴石（TGG晶体）、掺铽玻璃和铋（Bi）掺杂的石榴石晶体等； 
       磁光材料发生旋光效应所需的磁场通常由永磁体提供。磁体要求在磁光材料所在空间内产生尽量强的轴向磁场，使磁场材料产生尽量大的稳定的偏振旋转角度，常用材料为钐钴（Sm-Co）材料和钕铁硼（NdFeB）材料。 
 
自由空间隔离器
       自由空间隔离器是利用法拉第效应构成的一种非互易光学元件，它使光束只能沿单方向前进，而不能反向传播。主要由偏振器（片）、法拉第旋转片、磁环和金属结构件等组成。在光路上，单级自由空间型隔离器常用三片式结构，即“偏振片-旋转片-偏振片”，其工作原理如图7所示。
图7 自由空间隔离器工作原理
       如图7(a)所示，P、A为偏振器，其透光轴互成45°角，F-R为旋转片，线偏振光光矢量经过旋转片后旋转45°，这时从左向右传输的光可以通过A出射，而从右到左的反向传输光经过A和旋转片F-R后，因为磁场的大小和方向不变，所以光矢量的振动方向又同向转过45°，正好与偏振片P的透光轴方向垂直，见图7(b)，因而完全不能通过P，反向传输光被阻挡。 
 
偏振器件产品指标
       法拉第旋转器和自由空间隔离器主要用在激光系统中，和常见的激光反射镜、激光透镜等器件一样，在选用合适产品时，需要关注激光损伤阈值、所能承受的光功率大小、透过率、衰减等参数，另外，应关注自由空间隔离器2个重要的光学指标，分别是插入损耗和隔离度。 
插入损耗
       光隔离器的插入损耗是光隔离器正向接入时，输出光功率与输入光功率的比率，以dB为单位。假设光隔离器的正向输入光功率为P1正，输出光功率为P2正，则其计算公式为：       影响插入损耗的因素有材料的固有吸收、各端面的回返损耗、双折射晶体和法拉第旋转器的角度误差、消光比及透镜的耦合损耗等。
 
隔离度
       反向隔离度是光隔离器最重要的指标之一，它表征光隔离器对反向传输光的隔离能力。将光隔离器反向接入，假设光隔离器反向输入光功率为P1反，输出光功率为P2反，则光隔离器的隔离度计算公式为： 
       影响隔离度的主要因素有磁光晶体的旋光角度误差、晶体的消光比和各表面的反射影响等。目前单级光隔离器的隔离度一般大于30dB，双级光隔离器即“偏振片-旋转片-偏振片-旋转片-偏振片”可以实现更高的隔离度。
 
偏振器件产品介绍
       联合光科推出了波长为532nm、1064nm的法拉第旋转器和自由空间隔离器，产品具有高功率、高透过率、高激光损伤阈值等优点，产品详情见下表，我们也提供该类产品的定制服务。
 
法拉第旋转器自由空间隔离器
声光Q开关的基本原理及产品介绍
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
       其中，Ιi为入射光强，λi为入射光波长，Jm(∆φ)为m阶贝塞尔函数，L为声光作用长度；衍射效率为
       可以看出衍射效率与超声场的作用有关，纳曼-纳斯衍射声光作用长度L很小，衍射效率较低。
 
​布拉格衍射
       当声光作用长度L较大、超声波频率较高、而且光束与超声波波面以一定角度入射，光波在介质中要穿过几个声波面，可以认为声光介质具有体光栅的性质。根据体光栅的性质，超声波作用下的声光介质可以看做是间距为声波波长的一排排反射层，如图3所示，根据相邻波面衍射光的光程差等于光波波长整数倍的条件和光栅方程。 
       可得出布拉格衍射条件为：
       由于声波为正弦波，声光介质折射率在空间分布也是正弦函数，因此，布拉格衍射条件应为：
       表面出射波中只有唯一的一个峰（衍射极次m=+1或-1），这就是布拉格衍射波。
图3 布拉格衍射
       关于布拉格衍射效率，布拉格衍射的零级和一级衍射光强为
       其中Ιi为入射光强，δ为零级与一级衍射光之间的相位延迟，即光波通过超声场所产生的附加相位差。当δ=π时，I1=Ii，入射光的全部光能由于布拉格衍射全部转移到1级衍射上，这是比较理想的情况，此时，布拉格衍射效率可以达到100%。 
       而当入射波方向偏离布拉格衍射角θΒ时，入射波转换成衍射波的衍射效率将大大降低。
 
声光Q开关结构及工作原理简介
       声光Q开关是利用声光效应以控制光腔损耗的Q开关技术。其基本结构如图4所示，主要由驱动电源、换能器、声光介质、吸声材料组成，另外还包括图中未显示的冷却单元。驱动电源工作时，产生高频的电信号；该高频电信号作用在换能器上，换能器将高频电信号转换为同频率的超声波；超声波作用于声光介质，使声光介质折射率发生周期性变化，对入射光起衍射作用。 
图4 声光Q开关基本结构示意图 
       如图5所示，当声光调制开关工作时，入射光发生衍射偏离激光谐振腔，此时谐振腔处于高损耗，Q值下降，激光震荡不能形成。在泵浦源的作用下，上能级反转粒子数大量积累，当积累到最大值时突然关掉声光调Q开关，衍射效应立即消失, 腔内Q 值猛增, 激光振荡迅速恢复, 在极短的时间内反转粒子数被消耗，转换为腔内激光能量，从谐振腔输出端输出，获得脉冲极短，峰值功率很高的激光。 
图5 声光Q开关工作原理示意图
 
声光Q开关产品介绍
       联合光科推出了工作波长是1064nm，射频信号频率是27MHz、41 MHz、80 MHz的声光Q开关及声光Q开关驱动器。该系列声光Q开关产品结构紧凑、激光损伤阈值高、衍射效率高，与声光Q开关驱动器搭配使用可以应用到各种激光设备上对激光进行调制的领域，如，激光打标、激光切割、激光打孔等各类激光加工领域，以及教育科研、生命科学等相关领域。 
       工作频率27MHz声光Q开关具有光衍射损耗与入射光的偏振态无关的优点；工作频率为41 MHz、80 MHz的声光Q开关无需持续水冷却，且较小的驱动功率获取了较大的衍射损耗。 
       声光Q开关主要参数：
消色差波片的基本原理及产品介绍
消色差波片的原理
       我们之前写过一篇《波片的选型和常规指标的介绍》（详见列表），文章详细介绍了波片的原理、分类和选型，我们本文主要介绍我们推出的一款新产品——消色差波片，关于波片的原理这里我们就不再赘述。 
 
消色差波片
       波片一般由双折射材料制作，产生的相位延迟为
       其中n0和ne分别是o光和e光的折射率，由于光学材料对不同波长的色光有不同的折射率，即n0和ne均为波长的函数，因此，波片厚度d也是波长的函数。根据以上理论，常用的1/4波片和1/2波片厚度一定，仅对单一波长使用，对别的波长就会产生误差，甚至完全不能使用，这对于非单色光谱工作就造成了困难。 
       消色差波片能有效减少波长对相位延迟的影响，实现同一波片在多个波段具有同一延迟量，在很宽的波长范围实现均匀的相位延迟。 
 
消色差波片原理简介
       消色差的概念对于几何光学领域的从业者来说再熟悉不过了，色差本质上是由于光学材料对不同波长的色光有不同的折射率（即色散）而带来的像差，如图2(a)所示，同一孔径不同色光经光学系统后与光轴有不同的交点，在任何像面位置，物点的像是一个彩色的弥散斑。图2(b)是一个典型的消色差透镜示意图，通过使用两片不同折射率的玻璃组合来补偿色差。 
 
图2 (a)色差               (b)消色差透镜
       “消色差波片”的“色差”与几何像差中描述的成像色差意义不同，它是指波长对相位延迟的影响。
         单个双折射晶体波片的延迟可以简化表示为：
       其中，μ为材料双折射率，d为晶体厚度，λ为入射光波长。若能找到一种晶体材料，其双折射率随波长成线性变化，那么它的延迟就不再随波长变化。但现实中很难找到能够满足这种要求的双折射晶体。 
       与消色差透镜类似，不同晶体其双折射率随波长变化是不一致的，利用这一原理，采用两种不同材料的晶体，可以组成消色差波片。对不同波长光的相位延迟如下式： 
       已知μ1、μ′1、μ2、μ′2、λ1、λ2时，可以求出d1、d2的厚度，保证在λ1、λ2两波长处得到相同的相位延迟，从而实现消色差的目的。 
       常用的消色差波片由石英晶体和氟化镁（MgF2）构成，通过将多级石英波片的快轴和氟化镁波片的慢轴对准，可以获得零级消色差波片，根据两块波片的光程差为λ/4和λ/2，分别获得λ/2和λ/4消色差波片。 
 
图3 消色差波片示意图
 
消色差波片应用
       消色差波片往往应用于一些复杂的物理光学仪器，如光谱椭圆偏振仪、双折射滤波器、太阳磁场望远镜等；
       消色差波片也常在红外激光领域，用于光谱整形、激光调谐和光通讯等；
 
消色差波片产品介绍
       联合光科推出了直径为25.4mm，满足400-700nm、700-1100nm、1100-1650nm三种工作波长范围的λ/2和λ/4消色差波片。该系列波片是由石英晶体和氟化镁（MgF2）构成，可以大幅降低色散，有效地减少波长对相位延迟的影响，具有整个工作波长范围内可得到近似平坦的光谱响应的优点。 
非接触式测厚仪基本原理及产品介绍
  在光学冷加工和镜头装调过程中，精确地测定透镜或镜组中心厚度、空气间隔对产品成像质量至关重要。以往，人们常采用机械法，如卡尺、百分表、千分表等量具来测定透镜的中心厚度和镜组的空气间隔。但机械法是接触测量，有划伤镜片、增加系统的杂散光的风险。且顶点位置找不准，或千分表测头对零件的压力不同会使得测量结果有较大误差，一般测量精度低于10um。因此，不少工业生产需要高精度的非接触式测量方法和仪器，如非接触式测厚仪、镜面定位仪。
 
       目前，光学加工领域最理想的非接触式测量厚度的方案之一，是在迈克尔逊干涉仪基础上设计的一种非接触式测量厚度的方法和仪器，如图1所示的光学干涉法非接触式测厚仪和镜面定位仪等，可以测量各种透明或半透明材料的厚度，具有无损伤、高精度的特点。
图1 a.光学干涉法非接触式测厚仪 b.镜面定位仪
迈克尔逊干涉仪原理回顾
       迈克尔逊干涉仪是最典型的双光束干涉仪，通过入射光分振幅形成双光束而产生干涉。其结构如图2所示，光源S发出光束，入射到分束板上，分别经反射和透射行程强度相等的光束①和光束②，再经过反射镜M1和 M2反射后即可在观察区域形成干涉图样。
图2 迈克尔逊干涉仪原理示意图
       干涉仪等效于M1、M2’虚平板，M2’是M2经分束板反射面所成的虚像。通过调节M1、M2的相对位置，改变虚平板的厚度和楔角，可以实现平行平板的等倾干涉，实现楔板的混合型条纹，并且在楔板角度不大、板厚很小的条件下获得等厚干涉条纹。
非接触式测厚仪原理
       非接触式测厚仪多采用短相干光源的迈克尔逊干涉仪原理，图3所示，短相干光源发出的短相干光束经过光纤耦合器可分成两束，两束光分别经透镜聚焦到测量臂（Measurement arm）和参考臂（Reference arm）上；在测量臂中，光束经被测镜组各个透镜表面反射，R1和R2为被测透镜前后表面的反射光信号；在参考臂中，光束经扫描反射镜反射，在光纤耦合器中，分别与R1和R2两束光产生干涉，两干涉信号经光电二极管转换为电信号再由显示器显示。
图3 低相干光干涉测量原理

       来自被测镜组不同表面的反射信号具有不同的光程，通过调节扫描反射镜位置改变参考光的光程，当参考反射光与被测镜组某一表面反射光的光程差为零时产生干涉极大值信号，随着光程差的增加，相干信号迅速减小。       根据这一原理，通过调节扫描反射镜在光路上的位置，分别调出两干涉信号出现极大值的两个位置，此两极值的位置所对应的扫描反射镜在参考臂上的位置之差，即为待测镜组的光学厚度，其实际厚度为光学厚度除以其折射率。       系统中采用短相干，以获得足够短的相干长度，当相干长度小于待测镜组的光学厚度的2倍时，才能保证反射光束R1和R2相互不发生干涉，达到隔绝第二个表面对干涉条纹的影响的目的。如采用中心波长λ =1310nm，谱宽∆λ =83nm的发光二极管（SLD）光源，其相干长度lc=2ln2×λ²/(π×∆λ) =9um。
 
非接触式测厚仪&镜面定位仪
       联合光科提供了两种测量厚度的理想方案，分别是LensThick测厚仪产品和TRIOPTICS公司设计的OptiSurf® 镜面定位仪。两者均利用光的独特的非接触式、非损伤测量特性，实现精确、可重复、可靠的透镜厚度、空气间隔等数据的测量。
 
LensThick非接触式测厚仪      LensThick光学非接触式测厚仪，能够精确测量各种透明或半透明材料的厚度。测量时光束从光学探头发出，照射到被测样品，被每一个表面（上表面，底面和中间表面）反射回去的光束再次收集进入光学探头，通过光学干涉仪分析测量结果。这种非常精确的“光尺”测量每一个反射的不同光程即可确定总厚度和每一层的厚度。
表1 LensThick非接触式测厚仪技术参数
⑴ 定义为测量不确定度或最大厚度误差，置信度≥99.7%。⑵ 整个运行环境条件的不确定性。⑶ 60分钟测量周期的标准偏差。⑷ 取决于被测材料在1.3μm波长下的反射率。该规格书是在4%反射条件下给出的。   当反射条件较低时，重复性最坏会降低到约±0.15μm。
图4为使用LensThick非接触式测厚仪测量管壁厚度的测量实例，趋势图可用于生产过程对厚度进行实时监控。
图4 a. LensThick非接触式测厚仪 b.测量软件界面
  
c.  管壁横截面示意图

TRIOPTICS OptiSurf®LTM中心厚度测量仪       对于光学产品而言，高精度的光学系统需要高质量的单镜片。OptiSurf®LTM镜片厚度测量仪就是德国TRIOPTICS公司为此开发的一款能很好的适用于不同产品的非接触式单镜片中心厚度测量系统。
图5 OptiSurf®LTM中心厚度测量仪
产品主要参数如下：
表2 OptiSurf®LTM中心厚度测量仪技术参数

 

TRIOPTICS OptiSurf®镜面定位仪       TRIOPTICS公司设计的OptiSurf®镜面定位仪是非接触式、高精度测量单镜头、平面关系和光学系统中心厚度与空气间隔的理想工具。基于低相干干涉原理设计，非接触式测量，是光学系统装调中检验和控制空气间隔最理想的工具。
图6 OptiSurf®镜面定位仪b.测量软件界面
       产品基于低相干光源的干涉仪系统，在一定光程范围内通过动镜扫描参考臂并精确测量动镜位移量，当测量臂中被测样品的某表面反射光光程与参考臂中的光程相等时会产生一个干涉极大峰，相邻峰值间的距离即为被测透镜中心厚度或空气间隔。
表3 OptiSurf®镜面定位仪技术参数