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光学机小图
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2024-09
滤光片的性能指标(下)
滤光片的带宽也应该被规定,并且给予其一个允许量,但是因为非常准确地控制带宽很困难,通常不能够将带宽限制得非常严格,并且允许量应该尽可能的宽,一般来说,不小于标定值的 0.2倍,除非对它有特殊要求。 在光学性能指标中另一个重要的参数是截止区的截止度,这一参数可以通过多个不同的方式来定义,或者是整个范围内的平均透射率,或者是整个范围内任意波长的绝对透射率,它们都可以给出一个上限。第一种常常应用在干扰源是连续光谱的情况,第二种应用于线源,在这种情况下,所应用的波长如果是已知的,则应该说明。 另一种完全不同的滤光片性能的说明方法是绘制透射率随波长变化的最大和最小包络滤光片的性能一定不能落在包络所覆盖的区域之外;重要的是对滤光片的接受角也应该作出说明。这种类型的指标要比上面提到的第一种更加明确,然而,这种指标说明存在一个不足那就是当用平均值可能刚好的时候,该方法用绝对的方式对每个环节进行描述,这就可能显得非常苛刻。进一步来看,918博天堂不可能设计一种测试来确定滤光片是否符合这种类型的绝对指标,测试仪器的有限带宽最后都会影响。因此,如果要用这种方法来描述滤光片,建议包括个注释,也就是在每一波长上所描述的滤光片性能是一定间隔上性能的平均。一般来说,关于光学性能指标的描述已经几乎不用再补充子。在任何一种应用中,这些素将会表现出不同的重要性,并且每一种情况在很大程度上必须从它们自身的目标来考虑很明显,在这一领域,重要的是系统设计者与滤光片设计者的工作紧密结合起来。
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26
2024-09
滤光片的性能指标(上)
滤光片的性能指标是使用一种语言对滤光片性能进行必要的描述,且所用说明语言可以被系统设计者、用户、滤光片制造者等很容易地理解。有时滤光片生产者会根据滤光片可实现的性能进行编写,可能为了用户,或者并没有明确应用的标准产品目录,这里918博天堂不讨论后者。在大多数情况下,性能指标常常是由系统设计者来编写的。为了从系统中获得理想的性能,设计者会在指标中描述滤光片所要求的性能。在编写这样的指标时,首先必须回答一个问题:滤光片是用来做什么的?滤光片的目的必须被清晰准确地确定下来,并且这将会是编写工作的基础。对于如何具体说明性能详情,确实没有系统的方法。有时,滤光片所应用的系统性能必须达到一定的水平,否则在进一步的说明中将会没有着重点。滤光片的性能要求应该可以很容易地确定下来,但是,这常常不是一件容易的事情。对于性能来说,不存在绝对的要求,性能应该在复杂性或可能价格的允许范围内尽可能的高。在这种情况下,系统采用不同性能的滤光片,其性能必须与它的造价、复杂性,以及能否对合理情况做出判断相平衡。最终的指标将会是所要求的情况与可实现的情况的折中。这常常需要输人大量的设计和制造信息,并且要使用户和制造者紧密沟通。需要记住的是,不能满足实践应用的规格指标仅仅只是学术兴趣。这里举一个例子,让918博天堂来简要地思考这个问题:在连续谱中如何获得一条谱线。很明显,需要的是窄带滤光片,但是需要什么样的带宽和什么类型的滤光片呢?滤光片透射的谱线能量主要取决于其峰值透射率(假设在问题中滤光片的峰值位置总可以调整到谱线),而连续谱的能量将取决于透射率曲线下方的总面积,包括远离峰值的波长截止区。通带越窄,则谐续与连续谱的对比度就越高,特别是随着通带的变窄,一般会提高截止度。然而,由于通带的对窄会增加制造的困难,所以通带越窄,造价会越高;并且由于进一步增加光非准直性的敏感摩所以也会使得可允许焦比变大。这里的后一点意味着,对于相同的视场,拥有较窄带宽的滤》片必须做得更大,这样可以使用较大的焦比,但这会增大制作难度和整个系统的复杂性。与一个提高滤光片性能的方法是增大通带的边缘陡度但仍然保持相同的带宽。一个矩形的通带形状与具有相同半宽度的简单法布里-珀罗滤光片相比,有更高的对比度,并且该通带有额外的优势是,远离滤光片峰值的截止度也会变得更大。通过1/10带宽或1/100带宽描述这一边缘陡度可以被确定。同样地,边缘越陡,制作越困难,并且造价越高。 由于滤光片像其他任何人造产品一样,不能制造得完全符合说明书的规范,因此一些允许值必须说明。对于窄带滤光片,应该给定容差的主要参数是:峰值波长、峰值透射率和带宽因为几乎在所有的应用中都是峰值透射率越高越好,通常说明它的下限就足够。对于峰值波长容差主要有两个方面。第一,在滤光片表面上峰值波长的均匀性。在薄膜上总会有一些变化,尽管非常小,但必须给出一个限度。第二,在滤光片的整个区域上测量平均峰值波长的误差。这个允许值常常是正的,因此滤光片总是可以通过倾斜来调整到正确波长。对于给定的带宽,在任何应用中所允许的倾斜量将在很大程度上由系统的径和视场来决定,因为随着倾斜角的增大,滤光片所能接受的入射角的全部范围会下降。
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2024-09
金属膜反射镜
银一度是最盛行的金属材料,直到20世纪30年代中期,它是精密光学仪器的主要反射膜材料,一般是在液体中用化学方法镀制的。液体化学镀制法用于生产建筑中使用的反射镜,在这种应用中,用极薄的一层锡保证银膜与玻璃表面的键合,并通过加入铜外层来保护银膜。在外表面应用中,银与空气中的氧发生反应,因为形成硫化银而失去光泽。但因为银膜刚镀完后具有高反射率以及银极易蒸发的性能,故仍用它作为短期使用元件的常用材料。银也常常用在那些需要暂时镀膜的元件,如检验平面度的干涉仪平板。在下一节中,918博天堂将更完整地论述具有保护膜的银膜。 20 世纪 30年代,作为天文反射镜的先驱者,John Strong用蒸镀的铝膜替代化学方法制作的银膜。
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2024-09
紫外反射膜
镀制紫外高反射膜比镀制可见光区和红外区的高反射膜要困难得多。Madden曾对有关技术进行过很详细的评论,后来Hass 和Hunter对很多细节进行了补充,因此下面的叙述只是简略总结。 铝是已知最适于镀制紫外(到 100nm 左右)反射膜的材料。为得到最好的结果,铝膜应以很高的速率--如果可能,应是40nm/s或更高--蒸镀在冷基底上,基底的温度不应当超过50℃,同时压强为 10-Tor(1.33 x10-Pa)或更低。铝必须是最纯的。Hass和Tousey引用的结果指出,如果用纯度为 99.99%的铝,那么铝膜的紫外反射率比用纯度为99.5%的铝有很大改进(在波长 150nm 处高出10%)。实际上得到的铝膜的反射率比理论值要低得多,在短波端尤其如此,这是由于表面形成的薄氧化层降低了反射率的缘故,即使氧气分压强低于10-Tor(1.33x10-Pa)的量级,这种氧化作用也会发生。因此,未经保护的铝膜暴露于大气中,将不可避免地出现反射率随时间迅速下降的情况。当氧化层的厚度足以阻止铝膜被进一步氧化时,铝膜的反射率才稳定下来,但是这种情况只能在短波区的反射率已经大大降低后才能发生。
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