Nyheder

I forhold til mange andre former for optiske linser, er krøllede månelinser sjældent tilgængelige som færdige produkter. Krøllede månelinser bruges hovedsageligt til at fokusere små punkter eller til kolimationsapplikationer, mens planokonvekse linser normalt tilbyder en bedre pris/ydelsesforhold. Der findes imidlertid nogle tilfælde, hvor en krøllet-måne-linse tilbyder betydeligt bedre ydelse til et svagt højere pris.

Kugleformet afvigelse

På grund af den kugleformeede natur af linsen producerer kugleformet afvigelse parallelle stråler fra optiske aksen på forskellige afstande uden at skære ind i samme punkt (figur 1). Selv om flere linsersystemer kan bruges til at korrigere for kugleformet afvigelse, er det ønskeligt at minimere antallet af linsesystemer for mange infrarødte systemer, hvor materialomkostninger er meget højere end synlige materialer. I stedet for at bruge flere linsesystemer kan kugleformet afvigelse af en enkeltlinse minimiseres ved at forme linsen til den optimale form.

Fig. 1: Kugleformet afvigelse

For et fast brekningsindex og linsestørrelse findes der uendelig mange kombinationer af radius, som kan bruges til at oprette linsen med en bestemt fokallængde. Disse kombinationer af radius producerer forskellige linseformer, hvilket direkte fører til kugleformet afvigelse og coma på grund af krølen af lyset, når det passerer gennem linsen.

Linseformen kan beskrives ved Coddington formfaktor C (Ligning 1 og Figur 2).

Fig. 2: Coddingtons formfaktor for forskellige linsekonfigurationer

Ved hjælp af den tynde linseafvigelseligning (ved at bruge objektet i uendelig langt afstand og linsestoppositionen) kan vi aflede betingelserne, der producerer den mindste kugleformede afvigelse (Ligning 2).

Under forudsætning af, at en konstant bølgelængde kan vedligeholdes, kan forholdet mellem eksponenten og formfaktoren, der producerer den mindste kugleformede afvigelse, visualiseres (Fig. 3).

Fig. 3: Optimal formfaktor som funktion af brekningsindex

Fordeler ved kurvet måne design

Når man arbejder i den synlige miljø, er glassindeks typisk mellem 1,5 og 1,7, og formen for minimum sfærisk aberration er næsten plano-konveks. Imidlertid, i det infrarøde miljø, bruges ofte højere indeks materialer som germanium. Germanium, med en specifikation på 4,0, giver den store fordel af en bue-måne-linse design ved at reducere sfærisk aberration betydeligt.

Minimum sfærisk aberration opstår, når lyset bøjes ensartet på begge grænseflader. Mens det første overflade af en germanium måne-linse vil bøje lyset lidt mere end en tilsvarende PCX-linse, vil det andet overflade af en PCX-linse få lyset til at bøje endnu mere, hvilket resulterer i en generel stigning i sfærisk aberration.

Som vist i figur 4, der sammenligner ydelsen af en 25 x 25 mm germanium PCX-linse med en 25 x 25 mm germanium månebøjningslinse, er det let at se, hvordan PCX-linser bøjer lys mere markant i forhold til overfladen på linserne sammenlignet med en månebøjningslinse. Øget kurvature resulterer i en øget kugleformet periferi. Den germaniumbøede månelinse viser en dramatisk reduktion i spotstørrelse, hvilket gør den mere egnet til krævende infrarødapplikationer.

Fig. 4x: Diagram over 25 x 25mm germanium PCX-linse VS 25 x 25mm germanium krøllede månelinse

Selv om en krummet-måne-linse stadig kan levere højere ydelse i det synlige, er der normalt ikke nok fordel for at kompensere for den øgede produktionsomkostning. Figur 1 viser en sammenligning af ydelesen for en 25 x 50mm calciumfluorid (CaF2) PCX-linse med en krummet-måne-linse i synlige spektrale anvendelser og en 25 x 50mm germanium (Ge) PCX-linse med en krummet-måne-linse i infrarød anvendelser. Spotstørrelsen af germanium-linsen reduceres betydeligt ved brug af den krøllede måneform.

Tabel 1: Sammenligning af fletstørrelser mellem plano-konveks og krumme måne-linser til synlige og infrarøde anvendelser

Selvom bue-måne-linser ikke altid giver fordele i alle anvendelser, kan de give betydelige omkostnings- og ydelsesfordeler for mange infrarøde anvendelser, herunder spektroskopi