发布时间：2026-6-22

如果你做过光束扩束或像差校正的项目，大概率第一反应是拿一片平凸透镜或双凸透镜。但平凹透镜呢？它经常被忽略——但在某些应用场景下，它恰恰是你最需要的元件。

什么是球面平凹透镜？


球面平凹透镜，一面为平面，另一面为凹球面。它具有负光焦度，也就是说，它使入射的平行光束发散而非汇聚。

特性	光学效果
负焦距	使光束发散
凹球面	引入可控的球差（可用于平衡其他像差）
非对称设计	可与凸透镜配合进行像差校正

听起来很简单，对吧？但正是这种"发散"功能，在以下四种场景中无可替代。

场景一：你需要扩束，但不想改变光束方向

激光器出射的光束通常很细，但在许多应用中需要扩束——比如激光加工、激光雷达或投影系统。用平凸透镜可以扩束，但光路会汇聚，需要额外元件来准直。用平凹透镜作为第一片元件，先让光束发散，再用第二片透镜准直，就形成了经典的开普勒式扩束器或伽利略式扩束器的前端。

关键优势： 平凹透镜提供可控的负光焦度，让你精确控制扩束比，同时保持光路走向不变。

场景二：你需要校正球差，但不想引入额外元件

在成像系统中，球差会导致边缘光线和中心光线不能汇聚于同一点，成像模糊。

凸透镜本身会产生正球差。平凹透镜产生的负球差正好可以抵消。

关键优势： 将平凹透镜与凸透镜配对使用，可以"中和"球差，无需增加复杂的光学组，成本低、效果好。

场景三：你需要延长焦距，但空间有限

光学系统的总长度往往受到机械结构限制。如果你想延长系统的有效焦距，但又不能拉长光路，怎么办？
在系统中加入一片负透镜（平凹透镜），可以有效增加组合焦距，而物理长度不变。

关键优势： 在不改变系统总长的情况下，"凭空"获得更长的等效焦距——这在紧凑型光学设计中尤其有价值。

场景四：你需要产生线光斑或均匀照明

柱面镜是生成线光斑的主力，但球面平凹透镜也有用武之地。在需要将点光源均匀扩散为面光源的应用中，平凹透镜可以将光束发散到特定角度，配合积分球或扩散片使用。在投影系统中，平凹透镜可用于调节光斑均匀度。

关键优势： 负光焦度提供了"铺开"光线的能力，而不是"收拢"。

选型时要注意什么？

如果你决定使用平凹透镜，以下几个参数需要特别关注：

参数	为什么重要
材料	决定透过波段和热稳定性。如S-FPL51等低色散材料在VIS-NIR波段表现优异
直径	越大，集光能力越强，但也影响系统体积
中心厚度	太薄易变形，太厚增加重量和吸收
镀膜	不镀膜灵活性高，可定制；增透膜可减少反射损耗
侧面处理	涂黑可有效抑制杂散光，提升信噪比

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