针孔 Pinholes

2022-11-07 10:49:39 浏览:257

定义

圆孔,通常直径远小于一毫米。

光学针孔是可以透射光的小圆孔。 该术语的名称来自用销子冲压薄金属板或箔的简单制造方法。 然而,用于光学应用的精密针孔通常是通过激光钻孔制成的。 孔直径通常远低于 1 mm,有时甚至低至几微米。隔膜通常具有较大的开口。

针孔的应用

针孔可以作为一种小光学孔径:

  • 针孔是最简单的成像光学元件;它可用于针孔相机(暗箱相机)。
  • 一个非常小的针孔可用于从非相干光中获得具有增加空间相干性的光。 早期的干涉仪实验经常使用这种技术。
  • 在模式清洁器(空间滤波器)中,在镜头的傅里叶平面上放置一个针孔,以便可用于抑制更高的空间频率分量。 准直透镜后,光束轮廓更加平滑。
  • 在激光谐振器中,针孔会导致高阶谐振器模式的大量损耗,而基波模式的损耗可能仍然相对较小。 因此,可以提高激光器的光束质量。

对于某些应用,功率处理能力至关重要。 这种高功率孔径通常以反射针孔的形式制成,其仅吸收一小部分激光辐射。 它们可以由相对耐用的金属制成,如不锈钢、钼和钨。 超薄针孔也由铂铱制成。 一些针孔配有金涂层,以提高功率处理能力。

相对较大的板厚度在热传导方面是有益的。 但是,可能需要在孔周围减小厚度,以便允许在强发散光下操作。 请注意,即使对于衍射限制光束,瑞利长度在聚焦较紧的情况下也会变得相当小。

用于低功率应用的针孔通常具有黑色涂层,因此它们主要吸收未透射的辐射部分。

具有多个针孔的设备

有各种包含多个针孔的设备:

图1:针孔轮。

  • 针孔轮包含一些沿圆圈排列的不同大小的针孔,因此只需旋转轮子即可选择其中一个孔。
  • Nipkow圆盘是具有数百或数千个相同大小的针孔的旋转圆盘。 它们用于共聚焦扫描显微镜。
  • 二维针孔阵列可以在矩形网格上包含大量针孔。 它们可以用作分析光学系统的哈特曼板。

参考文献

[1] M. Young, “Pinhole optics”, Appl. Opt. 10 (12), 2763 (1971), doi:10.1364/AO.10.002763

基础光学

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