应用要点 | 关于金刚石车削离轴抛物反射镜的粗糙度

低空间频率误差由面形、不规则度甚至泽尼克多项式等术语说明，迫使进入的波变形，形成类似于光学元件轮廓的波前。中空间频率误差或脉动通常由表面上的工具移除或成形材料引起。中频率误差呈周期性发生，间隔大致与用于改变表面的工具的步距相同，对成像质量可能产生不利影响。

高空间频率误差通常称为粗糙度，以埃RMS为单位表示，往往会导致光线意外散射。误差越大，潜在的散射角越宽。这种形式的散射与波长相关，散射角随着入射光波长的减小而增加。

在金属制造过程中，粗糙度往往与部件的“光泽度”有关。粗糙部件的表面通常显得模糊或混沌，如果部件特别粗糙，则较大百分比的光将偏离其原定目标。当粗糙表面用作聚焦光学元件时，会导致图像的MTF总体下降。粗糙的表面甚至可以导致光通量总体下降。

金刚石车削的光学组件的抛光与传统制造的光学组件不同。金刚石车削是一种制造技术，可以制造独特而精确的非球形玻璃和金属形状，但是表面粗糙度可能会增加。如果在设计和金刚石车削过程中不够小心，表面的粗糙度可以达到数百埃(Å)。因为高频域的散射与波长相关，因此数百埃的粗糙度可能不适用于可见光应用，而在红外线(IR)中操作的系统只有很少甚至没有散射。

光学元件如果经过精心设计和巧妙的金刚石车削，可以实现表面粗糙度小于100埃。表面粗糙度较低的光学元件在可见光谱中的散射可以降至最小。但是，如果在应用中使用来自可见光谱下端的光，甚至是紫外线(UV)，则100埃也可能会产生不可接受的散射水平。

最高精度的金刚石车削组件的粗糙度可以降到50埃以下，而且可以通过表面镀镍进一步改善。除非玻璃基材经过特别的超级抛光，否则抛光玻璃的粗糙度通常在20-50 Å之间。

图1和图2展示了两个表面的不同：粗糙度<50 Å的表面，以及粗糙度<100 Å的表面。当金刚石车削表面的粗糙度接近100Å时（图2），表面的轮廓测量将受高频噪声的影响。这样几乎不可能对中空间频率进行监测和控制，而这是最苛刻的应用中的要求。在图1中，表面粗糙度足够低，这样就可以看到车削过程留下的周期性的中间空间频率印记。

图1: 粗糙度低于50埃RMS的表面图

图2: 粗糙度低于100埃RMS的表面图

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• 15°、 30°、 45°、 60° 或 90° 偏移角

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