离轴抛物面反射镜：定义、原理与应用

离轴抛物面反射镜：定义、原理与应用

离轴抛物面反射镜（Off-axis Parabolic Mirrors，简称OAP，也可叫OAP反射镜）是一种表面反射镜，它的反射表面是从一个母抛物面上截取的一部分，利用离轴抛物面反射镜可以聚焦平行光束或准直点光源，其设计特点在于焦点与光轴不在同一直线上，由于其离轴设计可以使焦点从光路中分离出来，即焦点被分离到光轴之外。这种设计使得离轴抛物面反射镜具有独特的聚焦和准直能力。

与透镜相比，使用离轴抛物面反射镜不会产生球差、色差，且不会引入相位延迟和吸收损耗，非常适用于飞秒脉冲激光器。

外观描述

离轴抛物面镜是偏离轴对称抛物面对称中心的一部分抛物面反射镜，它的基底材料一般为金属铝，采用精密金属刀具进行表面加工，因此离轴反射镜都是利用反射的原理工作，可以消除透射光学元件的位相延迟和吸收损耗。离轴镜的表面粗糙度对其性能有着重要影响，通常具有<50Å或<100ÅRMS表面粗糙度。

工作原理

当平行于抛物面中轴的光线入射到离轴抛物面反射镜上时，光线会被反射并会聚于焦点。由于抛物面的特殊形状，反射后的光线能够保持平行于原始入射光线的方向性，从而实现无像差的聚焦。

主要特点

• 焦点分离：离轴设计使得焦点不再位于光轴上，从而避免了传统抛物面镜中可能出现的遮挡问题，提高了系统的紧凑性和灵活性。
• 无色差聚焦：离轴抛物面反射镜能够无色差地聚焦准直光束或准直发散光源，这是由于其反射式设计消除了透射光学元件会引入的相位延迟和吸收损耗。
• 高精度：离轴抛物面反射镜的表面精度可以达到很高的水平，如λ/4、λ/8、λ/10或λ/20等，确保了光束的高质量聚焦和准直。

镀膜选项

离轴抛物面反射镜的镀膜选项通常包括铝膜、金膜、银膜以及UV增强铝膜等。不同的镀膜材料具有不同的反射率和光谱特性，可以根据具体的应用需求进行选择。例如，银膜在可见光和近红外波段具有较高的反射率，而金膜则在更长波长的红外波段表现更好。以下是一些镀膜类型的波段参考：

• UV增强铝膜（250~450nm）
• 带保护层的银膜（450nm~20μm）
• 带保护层的铝膜（450nm~20μm）
• 带保护或不带保护层的金膜（800nm~20μm）

应用领域

离轴抛物面反射镜广泛应用于天体观测光学装置、光谱检测、天文望远系统、瞄准仪、扩束镜、红外系统、聚光太阳能系统、投影系统以及发射/探测设备等领域。与透镜相比，使用离轴抛物面反射镜不会产生球差、色差，且不会引入相位延迟和吸收损耗，非常适用于飞秒激光、红外、太赫兹应用。