详解OpticStudio中离轴抛物镜的建模

摘要

离轴抛物镜可以理解为从较大的抛物镜中截取的一小部分，整块抛物面镜也称作“基镜”。对这类系统建模时，特别是第一次，看起来会很麻烦。然而只要一些指导和练习，我们就可以掌握离轴抛物镜的操作，并将它设置为我们想要的状态。

这篇文章通过一个实际工作中的设计任务来介绍离轴抛物镜的建模，该任务为结合现有光学系统使用离轴抛物镜。

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介绍

当设计系统中使用离轴抛物镜时，我们需要时刻注意基底抛物镜的位置并将其显示在系统中。只有在设计的最后一步再把偏心的（离轴的）孔径从基底抛物镜中剪裁出来。在本例中，我们要设计一个离轴抛物镜的位置和旋向，来得到特定的光斑输出，并确定离轴抛物镜和系统中其他元件的相对位置。这是一个非常实际的设计问题，在这个过程中我们将使用OpticStudio中许多实用的小技巧。附件文件为本系统的初始结构。

抛物面镜

抛物镜可以对有限远共轭的轴上视场（对于准直入射的平行光）完美成像。下图为F数0.3的抛物面镜将准直平行光汇聚到一个完美的焦点：

由上图也可以看出，当许多光学系统光源为点光源时，使用抛物面镜作为准直器是一个理想的选择。然而如果直接使用这样一个准直器，那么孔径中的部分光将会被遮挡。另一点需要注意的是，大多数系统并不需要F数这么小的准直器，相反只需一小块反射镜即可满足使用需求。

为了解决遮挡并尽可能的减小反射镜的尺寸，我们需要使用离轴抛物镜来代替一整块抛物镜。离轴抛物镜实际上是基底抛物镜上的一小部分。下图展示了离轴抛物镜和基底抛物镜的关系：