反射镜

2021-04-21 13:50:53 浏览:586

定义

可以反射光的器件。

反射镜是能够反射光的光学器件。但是,只有当入射角等于反射角的光学装置才称为反射镜(如图1)。这表示衍射光栅等,并不能称作反射镜,尽管它们可以反射光。

图 1 反射镜反射光

反射镜表面不一定是平的,存在曲面反射的反射镜。

反射镜的性质

反射镜具有一些基本的性质:

  • 反射率是反射光功率所占的百分比。通常它与波长和入射角有关,还与偏振方向有关。
  • 反射相位是反射光的相移,即光反射前后光产生的相位变化。相移与波长和偏振方向有关。如果s偏振和p偏振的相位变化不同(非垂直入射),那么即使入射光是纯s或p偏振,入射光偏振态反射后都会发生改变。
  • 反射镜只工作于有限波长范围,只有在该区域才能得到需要的反射率。该区域宽度称为反射带宽。带宽值与入射角度、偏振态还有反射率允差有关。
  • 入射角范围也是有限的,尤其是对于介质反射镜。

在许多应用中还需要考虑其他的一些性质:

  • 在激光器技术中需要很高的表面质量。表面平滑度通常用波长表征,例如λ / 10。由于表面缺陷很大程度上是一个随机现象,只能给出其统计学表征。对于小的局部缺陷,常用“划痕和坑”来表征。其中包含划痕的最大长度(十分之一微米)和坑的最大半径(百分之一微米)。例如,划痕-坑的值为20-10表明划痕的最大长度为2微米,坑的最大直径为0.1微米。
  • 当采用高功率激光器时,需要考虑光学损伤阈值,尤其是脉冲激光器,因为其峰值功率很高。

反射镜类型

1、金属反射镜

通常的家用反射镜为银反射镜。是由金属盘并且其一侧涂覆银涂层得到的。涂层足够厚可以抑制两边光的透射。然而,反射率比100%小,因为银涂层会吸收一部分的光。家用反射镜的涂层通常是位于内侧,外面是玻璃表面,很容易清洗。其它应用中,光通常直接入射到涂层上,而不需要射到衬底上。

激光器技术和基础光学中,存在更先进的金属反射镜。这些反射镜的表面通常还有附加的涂层是为了提高反射率同时保护金属涂层避免被氧化。可以采用多种金属做反射镜涂层,例如,金,银,铜和镍铬合金。

2、介质反射镜

激光器技术和基础光学中最重要的反射镜为介质反射镜。这种反射镜包含多层薄介质涂层。它是利用不同涂层截面的反射效应结合在一起。常用的一种类型为布拉格反射镜(四分之一波长反射镜),这是最简单的在某一波长(布拉格波长)处能得到最高反射率的一种反射镜。

常采用激光反射镜形成激光器谐振腔,通常为介质反射镜,具有很高的光学质量和高的光学损伤阈值。还存在超级反射镜,其反射率非常接近100%,而啁啾反射镜则具有系统厚度变化的薄膜。

3、曲面反射镜

大多数曲面反射镜的表面的球形的,由曲率半径R表征。凹面反射镜表面是作为聚焦反射镜,而凸面则具有散焦的行为。除了光束方向发生变化,这一反射镜更像是一个透镜。正入射的情况下,焦距为R / 2,即曲率半径的一半。而非垂直入射入射角为θ 时,焦距在切平面上为(R / 2) • cos θ,矢状面上为(R / 2) / cos θ。

还有抛物线反射镜,其表面为抛物线型。紧聚焦的情况下,通常采用轴外抛物线反射镜,这样得到的焦点在入射光束外面。

4、二向色镜

二向色镜是对于两个不同波长的光的反射特性完全不同。它通常是合适设计的薄层介质反射镜。

参阅:金属反射镜、介质反射镜、布拉格反射镜、四分之一波长反射镜、激光反射镜、输出耦合器、超级反射镜,二向色镜,衍射光栅,焦距

基础光学

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