平行光管作為光學(xué)檢測領(lǐng)域中非常重要的儀器，廣泛應(yīng)用于各類光學(xué)實驗與設(shè)備檢測和校準(zhǔn)。平行光管從結(jié)構(gòu)來講，包含光學(xué)部件、結(jié)構(gòu)形式、光源配件、分劃板等。不同類型的平行光管在結(jié)構(gòu)與性能上各有特點，同時其生產(chǎn)周期與價格也會有不小差異。
如何根據(jù)實際需求精準(zhǔn)選型實現(xiàn)性能與價格的協(xié)調(diào)性，是眾多科研人員與工程師面臨的關(guān)鍵問題。下面，就為大家初步介紹平行光管的選型方案。
被測光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用波段是選擇平行光管的首要因素，也決定系統(tǒng)形式的設(shè)計，其中包括：光學(xué)設(shè)計、光學(xué)元件加工、膜系設(shè)計等。這也意味著從原理端進入到了價格的分水嶺。
光譜波段主要分為三大類：
因此在選擇平行光管的時候，根據(jù)被測光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用波段可以做如下參考。
對于平行光管選擇有五項基礎(chǔ)的技術(shù)指標(biāo)，分別為：焦距?(f)、口徑?(D)、視場角?(2ω)、波前誤差?(WFE)、出射光平行度?(σ)。每一項技術(shù)指標(biāo)都會影響平行光管的價格，此需要權(quán)衡重量、成本等因素，切不可一味追求長焦距、大視場、大口徑、高精度。
| 參數(shù) | 選擇建議 |
|---|---|
| 焦距 (f) | 焦距是平行光管的重要參數(shù)，通常選用待檢測儀器的3~5倍，以降低測量誤差。當(dāng)焦距增加5倍時，價格將增加1～2個數(shù)量級。 |
| 口徑 (D) | 選用的平行光管口徑必須大于待檢光學(xué)儀器的口徑，但也要注意口徑增大會顯著影響平行光管的重量和成本。當(dāng)有效口徑由50mm增加一倍到100mm時，價格將增加3～5倍。 |
| 視場角 (2ω) | 視場角決定了平行光管能夠覆蓋的范圍。對于透射式平行光管，視場角通常較大；而反射式平行光管視場角較小。需要根據(jù)待測儀器的視場角以及檢測需求來選擇。 |
| 波前誤差?(WFE) | 根據(jù)待測儀器的波像差要求來選擇，確保平行光管的成像質(zhì)量與測試需求相匹配。 |
| 出射光平行度?(σ) | 出射光的平行度受到目標(biāo)板離焦量和光學(xué)系統(tǒng)殘差的影響，需要根據(jù)具體應(yīng)用需求來選擇。 |
目前市場上較為流行的主要為以下兩款光學(xué)結(jié)構(gòu)形式：牛頓反射式系統(tǒng)，卡塞格林式系統(tǒng)。當(dāng)實驗室空間受限時可以將其作為考慮因素。
牛頓反射式系統(tǒng)：系統(tǒng)設(shè)計簡單，采用F10的系數(shù)進行設(shè)計。導(dǎo)致產(chǎn)品體積較大，但價格相對較低。
卡塞格林式系統(tǒng)：系統(tǒng)設(shè)計緊湊，適用于需要長焦距和光力強的場合。同時采用的光學(xué)元件加工難度較大，因此價格較高。
特點：F10系數(shù)設(shè)計，體積大但成本低
特點：緊湊長焦距，加工難度高
根據(jù)不同領(lǐng)域的測試需求，可以初步對平行光管的光路布局進行初步劃分。
同軸平行光管—工業(yè)檢測、教學(xué)實驗等成本敏感領(lǐng)域。
同軸平行光管結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，易于制造和維護。
同軸平行光管存在中心遮攔，會影響成像質(zhì)量，但在一些對成像質(zhì)量要求不特別高的場景中仍可滿足需求。
離軸平行光管——天文觀測、高端科研等領(lǐng)域。
離軸平行光管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但能實現(xiàn)更好的光學(xué)性能。
離軸平行光管無中心遮攔，成像質(zhì)量更高，適用于對圖像質(zhì)量要求苛刻的場景。
| 光源類型 | 波段范圍 | 典型應(yīng)用 |
|---|---|---|
| 紫外光源 | 0.2μm-0.4μm | 光譜分析、紫外目標(biāo)模擬、成像 |
| 鹵素光源 | 0.4μm-2.5μm | 可見光、近紅外目標(biāo)模擬、成像 |
| 黑體輻射源 | 3μm-14μm | 中長波紅外目標(biāo)模擬、成像 |
| 差分黑體 | 3μm-14μm | MRTD、NETD、紅外熱像儀指標(biāo)測試 |
| 激光光源 | 0.905μm、1.064μm、1.535μm、1.550μm、2.7μm、10.6μm | 光軸校準(zhǔn)、激光擴束、激光干涉 |
| 靶標(biāo)類型 | 檢測功能 | 適用波段 |
|---|---|---|
| 鑒別率/分辨率靶標(biāo) | 用于物鏡、棱鏡及其組合系統(tǒng)的分辨能力檢測 | 可見光 |
| 十字分劃板/十字靶標(biāo) | 用于軸對準(zhǔn)、瞄準(zhǔn)以及聚焦功能 | 可見光 |
| 星點靶標(biāo) | 用于透鏡、棱鏡及其組合系統(tǒng)的成像質(zhì)量檢查 | 可見光 |
| 玻羅靶標(biāo) | 用于測定物鏡焦距、也可直接測量截距 | 可見光 |
| 四桿靶標(biāo) | 用于計算最小可分辨溫差（MRTD）測試 | 紅外 |
| 圓孔靶標(biāo) | 用于測試最小可探測溫差（MDTD）參數(shù) | 紅外 |
| 狹縫靶標(biāo) | 用于測試狹縫響應(yīng)函數(shù)（SRF）參數(shù) | 紅外 |
| 十字圓孔靶標(biāo) | 用于軸對準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)以及聚焦功能 | 紅外 |
| 畸變靶標(biāo) | 用于測試評估被測試相機生成的圖像畸變 | 紅外 |
| 輪廓靶標(biāo) | 用于評估被測試相機對于真實目標(biāo)的識別范圍 | 紅外 |
| 方形靶標(biāo) | 用于測試噪聲等效溫差（NETD），固定圖形噪聲（FPN），信號傳遞函數(shù)（SITF），非周期傳遞函數(shù)（ATF）等參數(shù) | 紅外 |
| 刀口靶標(biāo) | 測試刀口的線擴展函數(shù)而用于測試調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF） | 紅外 |
| 雙四桿靶標(biāo) | 標(biāo)基于其垂直及水平方向的四桿圖形用于測試MRTD參數(shù)，且可以節(jié)省測試時間 | 紅外 |
| 多四桿靶標(biāo) | 是高效率測試MRTD參數(shù)的靶標(biāo)，具有多個四桿圖形的單多四桿靶標(biāo)可以代替一系列的單圖形的四桿靶標(biāo) | 紅外 |
| 多圓孔靶標(biāo) | 是高效率測試（MDTD）參數(shù)的靶標(biāo)，具有多個圓孔圖形的單多圓孔靶標(biāo)可以代替一系列的單圖形的圓孔靶標(biāo) | 紅外 |
| 灰度靶標(biāo) | 用于測試被測試相機的線性度以及動態(tài)范圍 | 紅外 |