光学史上最著名的图像之一是艾萨克·牛顿爵士与一束白光穿过一个玻璃棱镜,彩虹从另一边出来。这是最著名的光学实验之一,不仅因为它的简单,而且因为它帮助牛顿奠定了他的粒子光理论的基础。
牛顿使用的小棱镜只是光学系统中使用棱镜的一个例子。在本文中,我们将尝试描述四种类型的棱镜:色散棱镜(就像牛顿使用的棱镜一样)、反射棱镜、旋转棱镜和位移棱镜。本文还与讨论棱镜的制造。
色散棱镜
色散棱镜
色散棱镜通常呈三角棱镜的形状,用于将入射光束的不同波长分离成不同的光路。每个波长将被棱镜的形状以不同的角度偏转,从而改变每个波长的折射率。弗林特玻璃是制造棱镜的一种非常常见的玻璃,因为它的折射率相对于光的波长有很高的依赖性。色散棱镜的典型应用可以在光谱学中找到,但它们也可以用于激光调谐和光束组合。
反射棱镜
反射棱镜可用于成像系统。由于全内部反射,进入棱镜的光可以经过多次反射,直到到达一个输出面。可以增加一个反射面,使棱镜表现为一个分束器。反射棱镜用于缩小光学系统的物理尺寸,重定向光的方向,并改变图像的方向。
反射棱镜比用镜子制作的等效系统具有更低的光功率损耗,而且由于使用单一元件而不是多个元件,因此通常更容易对齐。
图1显示了一种最常见的反射棱镜几何。一般来说,如果反射面的数量是偶数,我们将创建一个垂直的图像,而偶数个反射面的数量将创建一个倒立的图像。
不同类型的棱镜和配置
直角棱镜通常用来使光的方向偏离90度。在Porro结构中,当光通过棱镜的斜边入射时,可以使用直角棱镜。光将被偏转180度和翻转。
鸽子棱镜是去掉顶部部分的直角棱镜。它们可以用来反转图像。在光学传感应用中,可以将光反射的一面涂上涂层。
直角屋脊棱镜通常用于双筒望远镜或当需要对图像进行直角偏转时。图像从左到右而不是从上到下偏转。
一个五边形的屋顶棱镜,使梁偏离90度,不从左到右或从上到下偏转。
菱形棱镜创建一个与输入光束发生位移的输出光束,但它不会改变光束的方向,也不会倒转图像。
普罗棱镜(无论是独立的还是在更高的配置)通常用于改变图像的方向。它们通常用作空间限制的光学仪器的安装装置,如双筒望远镜、望远镜和显微镜。porro系统的程度将取决于图像需要改变多少个轴
楔形棱镜:有一个浅的角度,可以一起用于光束转向在一个Risley拘谨的一对
变形的棱镜
棱镜的一个有趣的应用是入射光束尺寸的变化。这完全是由棱镜的几何结构引起的(例如入射面与折射面之间的角度),而不是像透镜那样的聚焦元素或准直效应。变形的镜头通常成对配置以保持光束沿光轴运动。
制造业
棱镜的制造通常包括几个步骤。从选定的玻璃开始,经过一系列的切割,形成一个基本的棱镜形状。这一阶段通常以最终产品的初稿结束。棱镜将具有所要求的形状,但光学性能较差。
在此之后,需要对光学表面进行一系列的抛光和平滑处理。这可能需要多次迭代,这取决于客户端及其应用程序所要求的光学公差。在这个阶段,可以添加防反射涂层、过滤器和金属层来达到所需的性能。
一名技术员负责监督和评估每个阶段。一些棱镜几何图形可以买到现成的,但对于特定的应用或定制光学,它通常需要相当多的时间来测试和制造。
如果你需要使用自定义棱镜,请在评论中告诉我们,你的应用是什么。