Ахроматическая линза — это линза, предназначенная для ограничения
эффектов хроматической и сферической аберрации и скорректированная таким
образом, чтобы сфокусировать две длины волн (обычно красную и синюю) на
одной плоскости. Наиболее распространенным типом ахромата является
ахроматическая двойная линза, для изготовления которой обычно
используются флинт-стекло и кроун-стекло.
В области прецизионной
оптики ахроматическая двойная линза является выдающимся достижением
микротехники. Состоящая из двух оптически различных материалов — обычно
кроун-стекла и флинт-стекла — соединенных между собой, эта линза
эффективно корректирует одну из самых стойких аберраций в оптических
системах: хроматическую аберрацию. Принцип работы основан на разнице в
числах Аббе между двумя типами стекла. Положительная линза,
изготовленная из низкодисперсионного кронового стекла, сочетается с
отрицательной линзой из высокодисперсионного флинт-стекла, что приводит к
выравниванию фокусных точек красного и синего света и значительному
улучшению качества изображения.
Процесс
проектирования ахроматической двойной линзы является примером искусства
точной оптической инженерии. Конструкторы используют сложное оптическое
программное обеспечение для выполнения сложных расчетов по
уравновешиванию аберраций, тщательно контролируя радиусы кривизны,
толщину центра и параметры поверхности соединения. Выбор материала
выходит за рамки сопоставления показателей преломления и чисел Аббе —
необходимо также оценить коэффициенты теплового расширения,
двулучепреломление под напряжением и другие физические свойства. В
современных конструкциях часто используются экологически устойчивые
оптические клеи с точно настроенными показателями преломления (обычно от
1,48 до 1,55) для минимизации межфазных отражений.
Изготовление
ахроматической двойной линзы требует исключительной точности. Отдельные
элементы линзы должны иметь точность поверхности лучше, чем λ/4 (@632,8
нм), с допуском по толщине центра в пределах ±0,01 мм. Процесс
склеивания происходит в условиях чистой комнаты, где центробежное
удаление пузырьков обеспечивает отсутствие дефектов в клеевых слоях.
Передовые технологии активного выравнивания снижают отклонение
оптической оси до менее 1 угловой минуты, а интерферометрическое
тестирование контролирует погрешности волнового фронта в режиме
реального времени. Эти высокоточные технологии в совокупности
обеспечивают дифракционно-ограниченную производительность.
Этот
сложный оптический компонент играет важную роль в множестве
высокотехнологичных приложений. В микроскопии он снижает осевую
хроматическую аберрацию до уровня ниже 0,1%; лазерные системы используют
его для поддержания хроматических ошибок на уровне микрорадиан;
астрономические инструменты используют многоэлементные конфигурации для
расширения хроматической коррекции в широких спектральных диапазонах.
Благодаря достижениям в области вычислительной оптики, современные
ахроматические конструкции теперь могут корректировать вторичный спектр,
достигая субмикронной погрешности волнового фронта в диапазоне длин
волн 400–1000 нм. По мере развития этой технологии ахроматическая
двойная линза остается краеугольным камнем в стремлении к оптическому
совершенству.
NEXT : Оптические купола