Khả năng gia công cỡ lớn

Thấu kính quang học cỡ lớn (thường dùng để chỉ các linh kiện quang học có đường kính từ vài chục cm đến vài mét) đóng vai trò quan trọng trong công nghệ quang học hiện đại, với các ứng dụng trải rộng trên nhiều lĩnh vực như quan sát thiên văn, vật lý laser, sản xuất công nghiệp và thiết bị y tế. Phần sau đây trình bày chi tiết về các tình huống ứng dụng, chức năng và các trường hợp điển hình:

1，Khả năng thu thập ánh sáng được cải thiện

Nguyên tắc: Kích thước thấu kính lớn hơn tương ứng với khẩu độ ánh sáng lớn hơn (diện tích hiệu dụng), cho phép thu thập nhiều năng lượng ánh sáng hơn.

Các tình huống ứng dụng:

Quan sát thiên văn: Ví dụ, 18 thấu kính berili cỡ lớn của Kính viễn vọng James Webb thu được ánh sáng yếu từ các ngôi sao cách xa 13 tỷ năm ánh sáng bằng cách mở rộng vùng thu thập ánh sáng.

2，Độ phân giải quang học và độ chính xác hình ảnh được nâng cấp

Nguyên tắc: Theo tiêu chuẩn Rayleigh, khẩu độ thấu kính càng lớn thì độ phân giải giới hạn nhiễu xạ càng cao (công thức: θ≈1,22λ/D, trong đó D là đường kính thấu kính).

Các tình huống ứng dụng:

Vệ tinh cảm biến từ xa: Ống kính vật kính cỡ lớn (ví dụ: ống kính 2,4 mét của vệ tinh Keyhole của Hoa Kỳ) có thể phân giải mục tiêu mặt đất ở thang đo 0,1 mét.

3，Điều chế pha, biên độ và phân cực ánh sáng

Thực hiện kỹ thuật: Đặc điểm mặt sóng của ánh sáng được thay đổi thông qua thiết kế hình dạng bề mặt (ví dụ, bề mặt parabol, phi cầu) hoặc quy trình phủ trên thấu kính.

Ứng dụng điển hình:

Máy dò sóng hấp dẫn (LIGO): Các thấu kính silica nóng chảy kích thước lớn duy trì độ ổn định pha của giao thoa laser thông qua hình dạng bề mặt có độ chính xác cao (sai số <1 nanomet).

Hệ thống quang học phân cực: Các tấm sóng hoặc bộ phân cực kích thước lớn được sử dụng trong thiết bị xử lý laser để kiểm soát trạng thái phân cực của laser và tối ưu hóa hiệu ứng xử lý vật liệu.