在元件或係統的設計（jì）和生產過程中利用光學參數規格可使該（gāi）元件或係統精確達到特定的性能要求。 光學參數規格非 常有（yǒu）用，原因有以下兩點： 首先，它們可以指定決（jué）定係統（tǒng）性能的可接受的關鍵參數限值；其次，它們能夠確定應花（huā）在生產（chǎn）上的（de）資源的數量（即時間和成（chéng）本）。
光學係統的參數規（guī）格過低（dī）或過高都會影響其性能，從而造成不（bú）必要的資源浪費。如果未正確設定所（suǒ）有必要的參（cān）數，則會導致規格過低，從而使性能降低。 如果（guǒ）過於嚴格地定義係統參數（shù）而不考慮光學或機械要求中的任 何變化，則會導致規格（gé）過高（gāo），從（cóng）而使成（chéng）本和生產難度增加。
為了了解光學規格，首先弄清楚它們的含（hán）義是（shì）非常重要的。 為了簡（jiǎn）化日益繁多（duō）的數字，請考慮為透鏡（jìng）、 反射鏡和窗口片使用最常用的生產規格、表麵（miàn）規格和（hé）材料規格（gé）。 濾光片、偏振片、棱鏡、分光鏡、光柵和 光纖也具（jù）有許多這類光學規格，因此（cǐ）了解最（zuì）常用的規格將為 您了解幾乎所有光學產品（pǐn）的規格提供最堅實的基礎。
生產規格
直徑公差
圓形光學（xué）元件的直徑公（gōng）差提供了一個可接受的直徑值範圍。 此（cǐ）生產規格會（huì）因製作光學產（chǎn）品的某些光（guāng）學加（jiā）工公（gōng）司的技術水平和能力而有所不同。雖然直徑公（gōng）差不會對光學產品本身的光（guāng）學性能產生任何影響，但如果要在任何（hé）一（yī）種固定器上安裝光學產品，則它是您必須考慮的一（yī）種非常重要的（de）機械（xiè）公差。 例如，如果透（tòu）鏡（jìng）的直徑與其標稱值存（cún）有偏差，則有可（kě）能使（shǐ）已安裝的組件中（zhōng）的機械軸偏（piān）離光學軸，從而導致光的偏心（圖1）。 通常，直徑的生產公差為：+0.00/-0.10 mm表示一般（bān）質量，+0.00/-0.050 mm表示精（jīng）密質量，+0.000/-0.010 mm則為（wéi）高質量.

圖1： 平行光的（de）偏（piān）心
中心厚度公差
光學元件（最典型的是透鏡）的中心厚度，測量的是光學元件中（zhōng）心部分的材料厚度。中心厚度是通（tōng）過透鏡的機（jī）械軸來測量的（de），該（gāi）機械軸是作為透鏡外部邊緣之間（jiān）的軸來定義的（de）。 透鏡中心厚度的（de）變化會影響光（guāng）學性 能，這是因為中心厚度（dù）及其曲率半徑會（huì）決定光線（xiàn）穿過透鏡的光學路（lù）徑長度。通常，中心厚度的（de）生產公差為： +/-0.20 mm表示一般質量（liàng），+/-0.050 mm表示精密質量，+/-0.010 mm則為高質量.
曲率半徑
曲率半徑是（shì）指光學元件（jiàn）的（de）頂點與曲（qǔ）率中心之間的距離。該半徑可以為正值、零或負值，具體要取決（jué）於該表麵（miàn）是凸麵、平麵（miàn）還是凹麵。如果（guǒ）知道曲率半徑值，則可以確定光線穿過透鏡（jìng）或反射鏡的光學路徑長度，同時還對表麵功率起著（zhe）重要的決定（dìng）作用。 曲率半徑的生產容差通常為+/-0.5，但在精（jīng）確應用中也可（kě）低至+/-0.1%，或在需要極高的質量情況下（xià）為+/-0.01%。
h3>中（zhōng）心
透鏡的中心也稱為向心性或離心性，是根據光束偏差δ（方程式1）而指定（dìng）的。一旦給（gěi）定了光束偏差，則可以通過一種簡單的關係來計算楔角W（方程式2）。 透鏡的離心量（liàng）是機（jī）械軸（zhóu）與（yǔ）光學軸物理偏離的距離。透鏡的機械軸僅為透鏡（jìng）的幾何（hé）軸，是由其外部（bù）的柱麵來定義的（de）。 透鏡的光學軸是由光學表麵來定義（yì）的（de），它是連接各表麵曲率中（zhōng）心的線。要進行向心性測試，請將透鏡置於茶杯中，對其施壓。 對透鏡施加的壓力會自動聚（jù）集（jí）在茶杯中心第一個表麵的曲率（lǜ）中心，並且該中心還會與 旋轉軸對齊（圖2）。沿著此旋（xuán）轉軸射入的平行（háng）光將會穿過（guò）透鏡，到達後焦平麵的焦點處。當透鏡隨著茶（chá）杯的旋轉而旋轉時，透鏡中的任何離（lí）心性都會使聚焦光束分散，並在後焦平麵形成一個半徑為 Δ 的圓軌跡（圖1）。

圖2: 中心度測（cè）量

其中W表示楔角，通常（cháng）報告為弧分（fèn），n表（biǎo）示折射率（lǜ）。
平行度（dù）
平行度描述（shù）的是兩個平行表麵之間的相互關係。它在指定窗口片和偏振片等元（yuán）件時很有用，其中平行表麵是提（tí）高係統性能的（de）理想（xiǎng）平麵，這是（shì）因為它們可以最大限度地減少畸變（biàn），否則該（gāi）畸變會降低圖像或光的 質量。通常，該容差範圍從5弧分直至幾弧秒。
角度公差
在棱鏡和分光鏡（jìng）等（děng）元件中，各表（biǎo）麵之間所產生的角度對光學產品（pǐn）的（de）性能具有重要的影響。角度公差通常使（shǐ）用準（zhǔn）直望遠鏡組件進行測量，其光源係統會發射平行光。 準直望遠鏡將（jiāng）圍繞光學產品的表麵進行旋轉，直至所產生的菲涅爾反射回到該表麵，在檢測的表麵頂部產生一個光點。這就驗證了平行光（guāng）束正好垂直入射到該表麵（miàn）。然後，整個準直望遠鏡組件會繞著光學產品旋轉至下一個（gè）光學表麵（miàn），並且（qiě）會重複此過程。圖3顯示了用於測量角度公差的通用準直望遠鏡設置。可以使用兩個測量位置之間的角度差來計算兩個光學表麵的公差。 角度公差的範圍可以從幾弧分降至幾弧（hú）秒。

圖3： 用於（yú）測量（liàng）角度公差的自準直儀
倒角
玻璃角非常易碎，因此，在處理或安裝元件時（shí）保護好它們非常重要。保護這些玻璃角的最常用方法是將這些邊緣（yuán）斜切成倒角（jiǎo）。倒角可作為保護（hù）槽來防止邊緣出現缺口。它們由其表麵的（de）寬度和角度來定義（圖4）。

圖4： 光學透鏡上的倒角
倒（dǎo）角的最常見切割角度為45°，並且該表麵寬度是由光學產品的直徑來（lái）確定的。 其直徑小於3.00mm的光學產品（如微透（tòu）鏡或微棱鏡（jìng））通常不需要切成倒角，這是因為很可能會在切削的過程中產生邊緣缺口。值得注意的是，對於很小的（de）曲率半（bàn）徑，例如，當透（tòu）鏡的直徑大於等於0.85 x曲率半徑時，無需切成倒角，這是因為透鏡表麵和邊緣之間會形成很大的角度。對於所有其他直徑，表1提供了最大的表麵寬度。
表（biǎo）1：倒角公差
直徑 倒（dǎo）角的最大表麵寬度
3.00mm – 5.00mm 0.1mm
5.01mm – 25.4mm 0.25mm
25.41mm – 50.00mm 0.3mm
50.01mm – 75.00mm 0.4mm
通光孔徑
通光孔徑是指光學元件的直徑或必須滿足各種規格的光（guāng）學元件的尺寸。除通光孔徑以外，製（zhì）造（zào）商（shāng）並不能確（què）保光學產品符（fú）合指定的規格。由於生（shēng）產的限製，實際上是不可能生（shēng）產（chǎn）出完全等同於光學產品的直徑（jìng）或長乘以寬的通光孔徑。表2顯示了透鏡的（de）一般通光孔徑。

圖5： 此圖列出了濾光片（piàn）的通（tōng）光孔徑和直（zhí）徑
表2：通光孔徑公差
直（zhí）徑 通光孔徑
3.00mm – 10.00mm 90% 直徑
10.01mm - 50.00mm 直徑 – 1mm
≥ 50.01mm 直徑 – 1.5mm
表麵（miàn）規格
表麵質量
光學表麵的質量用來衡量光學產品表麵特性，並且涵蓋了一些劃（huá）痕和坑點等（děng）瑕疵。這些表麵的大部分瑕疵純（chún）粹是表麵（miàn）上的瑕疵（cī），並不會對係統性能產生很大的影響，雖然，它們可能會（huì）使係統通光量出現微小的下滑，使散射光出現更細微的散射。然而，有些表麵會對這些影響更敏感，如：(1)圖像平麵的表麵，因為這些瑕疵會（huì）產（chǎn）生聚焦，以（yǐ）及(2)具有高功率級別的表麵，因為這些瑕疵會增加能量吸收並毀壞光（guāng）學產品。表麵質量最常用的規（guī）格是由（yóu）MIL-PRF-13830B說明的劃痕和坑點規格。通過將表麵的劃痕與（yǔ）在受控的照明條件下提供的一係列標準劃痕進行對比，來確定劃痕名稱。因此，劃痕（hén）名稱不是描述其實際的（de）劃痕，而是根據MIL規格將其與標準的劃痕進行比較。然而，坑點名（míng）稱直（zhí）接與表麵（miàn）的點或小坑有關。坑點名稱是通（tōng）過以微米計的坑點直（zhí）徑（jìng）除以10來計算的，通常劃痕坑點規格在80至50之間將視為標準質量，在60至（zhì）40之間為精確質量，而在（zài）20至（zhì）10之間將視為高（gāo）精（jīng）度質量。
表麵（miàn）平麵度
p>表麵平麵度是一種測量表麵精度的規格類型（xíng），它（tā）用於（yú）測量反射鏡、窗口片、棱鏡或平光鏡等平麵的偏（piān）差。您可以使用光學平晶來測量（liàng）此偏差，該平晶是一種高質量、高精度的參考平（píng）麵，用於（yú）比較試樣的平滑度。當所測試的光學產品的平麵靠（kào）著光學平晶放置時，會出（chū）現條紋（wén），其形狀（zhuàng）表示所檢測（cè）的光學產品（pǐn）的表麵平滑度。如果這些條紋間隔相（xiàng）等，並且是（shì）平行的直（zhí）線，那麽被檢測的光學表麵至少像參考光（guāng）學平（píng）晶一樣平展。如果條紋是彎（wān）曲的（de），則（zé）兩個虛線（一個虛線（xiàn）與條紋中點相切，另一個虛線穿（chuān）過同一個（gè）條紋（wén）的端點）之間（jiān）的條紋數量會指出平滑（huá）度錯誤。平（píng）滑度的偏差通常是按波紋值(λ)來測量的，它們是由多個波長的測試源組成（chéng）。一個條（tiáo）紋對應½的波長。平（píng）滑度為1λ，則表示一般的質量級別；平（píng）滑度為（wéi）λ/4，則表示（shì）精確（què）的質（zhì）量級別（bié）；平（píng）滑度為λ/20，表示高精度的質量級別。
光圈數
光圈數是一（yī）種測量表麵精確性的規格類型，它（tā）適用於彎曲的（de）光學表麵或帶有功率的表麵。光圈數的測試類似於（yú）平麵度測試，會將曲麵與具有高校準（zhǔn）的曲率半徑（jìng）的參考麵進行比（bǐ）較。使用這兩個表（biǎo）麵空隙所產生的相同幹涉原則，條紋的幹涉圖樣（yàng）用於（yú）描述測（cè）試表麵與參考表麵之間的偏差。與參考件產生的偏（piān）差將會產（chǎn）生一係列的圓環，稱為牛頓環。呈現的環越多，偏差越大。暗環或亮環的數 量，而不是暗環和亮環兩者的總數（shù），等於（yú）波長誤差的2倍。
不規則度
不規則度（dù）是一種測量（liàng）表麵精確性的（de）規格類型，它（tā）描述的是（shì）表麵形狀與參（cān）考表麵形狀之間的偏差。不規（guī）則（zé）度的測量方式與光圈數相同。規則度是指將測試表麵與參考（kǎo）表（biǎo）麵進行比較形成（chéng）的球（qiú）形的圓形條紋。當表麵的光圈數超過5個條紋時，將很難檢測到小於1個條紋的小（xiǎo）型不（bú）規則形（xíng）狀。因此，通常（cháng）的做法是指定表麵的光圈數與不規則度的比率，使其大（dà）約為5:1。有關光學（xué）平晶以及說明測試（shì）平（píng）麵度、光（guāng）圈數和不規則度的條紋圖樣的更多詳細信息，請參閱"光學平晶"。
表麵加工
表麵加工也稱為表麵粗糙度，用（yòng）於測量表麵的一些（xiē）小型（xíng）不規則度。它們通常是（shì）因拋光工藝所引起的不良後果。粗糙表麵往往要比光滑表麵更加耐（nài）磨（mó），並且可能不適用於某些應用，特別是在使用激光或過熱環境的應用中，這是因為成核位（wèi）置有可能出現細微的破裂或瑕疵。表麵加工（gōng）的生產容差為（wéi）50Å RMS時表示（shì）一般質（zhì）量，在20Å RMS時表示精確質（zhì）量，而在5Å RMS時表示高質（zhì）量。
材料規格
折射率
某種介質的折射率是指光在真（zhēn）空中的速度與光在介質中的速度之比。玻璃的折射率（lǜ）範圍一般在1.4-4.0之間，與針（zhēn）對紅外線優化的玻（bō）璃相比，可視玻（bō）璃的（de）折射率範圍要小一些。例如，N-BK7（一種通用的（de）可視玻璃）的折射率為1.517，然而鍺（一種通用的（de）紅外玻璃）的折射率為4.003。有關紅外材料的更多信息，請參閱“紅外 (IR) 應（yīng）用領域使（shǐ）用的正確材（cái）料”。光學玻璃的折射率是一種重要屬性，因為光學表（biǎo）麵的功率是從表麵的曲率（lǜ）半徑和表（biǎo）麵任（rèn）意一側上的（de）介質（zhì）折射（shè）率之差得來的。玻璃製造商指定的不均勻性是指玻璃折射率的變化。不均勻性是根據（jù）不（bú）同的等級來指定的，其中（zhōng）等級和不均勻性是互為相反（fǎn）關係的，隨著等級的增（zēng）加（jiā），不均勻性則會（huì）減少（表3）。
表（biǎo）3：不均勻（yún）性規格
不（bú）均勻性規格 不均勻性等級（jí）折（shé）射率的（de）最大可變化範圍（wéi）
0 +/- 50 x 10-6
1 +/- 20 x 10-6
2 +/- 5 x 10-6
3 +/- 2 x 10-6
4 +/- 1 x 10-6
5 +/- 0.5 x 10-6
色散係數
玻璃的另一種材料屬性（xìng）是色散係數，用於量化玻璃呈（chéng）現的色散量。它是材料在f (486.1nm)、d (587.6nm) 和c (656.3nm)波長時的折射率（方程式3）。
色散係數（shù）值的範（fàn）圍（wéi）通常在25至65之間。當玻璃的色散係數大於55（較（jiào）小色散）時，會將該玻璃視為（wéi）冕（miǎn）牌玻璃，而那（nà）些色散係數小於（yú）50（較多色散）的玻璃會視為火石玻璃。由於（yú）色散（sàn）性，玻璃的折射率會因波長而有所不同（tóng）。色（sè）散產生的最顯著結果就是係統的（de）焦距會因不同的光波長而稍有不同。有關折射率和色散係數等重要材料規（guī）格的更多詳細（xì）信息，請參閱"光學玻（bō）璃"。
光損傷閾值
激（jī）光損傷閾值是指激光損傷（shāng）前每一區域的（de）表麵可（kě）耐受的最大（dà）激光功率量。脈衝激光和連續波（bō）(CW)激光都具有相應的激光損傷閾值。激光損傷閾（yù）值是反射（shè）鏡的（de）一個非常重要的材料規（guī）格，這是因為它們與激光產品而不是任何其他光學產品一同使用，然而，任何（hé）激光級光學產品將提（tí）供閾值。例如，考慮一下Ti：藍寶石激光反射鏡的（de）損（sǔn）傷額定閾值為0.5 J/cm2 @ 150飛秒脈衝和100kW/cm2 CW。這就說明反射鏡每平方厘米可耐受的高重複飛秒脈衝激光射入的能量密度為0.5J，或每平方厘米可耐受的（de）大功（gōng）率CW 激光射（shè）入的能量密度為100kW。如果激光（guāng）束集中在（zài）更小的（de）區域內，
則（zé）必（bì）須考慮采（cǎi）取相應的措（cuò）施以確保整體閾值不超過指定（dìng）的值。雖然具有一係（xì）列的其他生產規格（gé）、表麵規格和（hé）材料規格，但如果了解了最常用的光學規格，則可以顯（xiǎn）著地避免混淆。透鏡（jìng）、反射鏡、窗口片、濾光片、偏（piān）振片、棱鏡（jìng）、分光鏡、光柵、and 光纖共同具有（yǒu）各種屬性，因此，了解它們之（zhī）間的（de）關係以及它們將如何影響整體係統性能，將有助於您選（xuǎn）擇最佳的元件以集成到光學（xué）、成像或光（guāng）電子應（yīng）用中。