平行光管选型技术指南【上海弘测】

一、系统形式的方面选择——光谱波段

被测光学系统的应用波段是选择平行光管的首要因素，也决定系统形式的设计，其中包括：光学设计、光学元件加工、膜系设计等。这也意味着从原理端进入到了价格的分水岭。

光谱波段主要分为三大类：

紫外波段（0.2μm-0.4μm）；

可见光波段（0.4μm-0.78μm）；

红外波段（0.8μm-3μm、3-5μm、8-14μm）;

因此在选择平行光管的时候，根据被测光学系统的应用波段可以做如下参考。

二、光学设计的方面选择——技术参数

对于平行光管选择有五项基础的技术指标，分别为：焦距 (f)、口径 (D)、视场角 (2ω)、波前误差 (WFE)、出射光平行度 (σ)。每一项技术指标都会影响平行光管的价格，此需要权衡重量、成本等因素，切不可一味追求长焦距、大视场、大口径、高精度。

参数	选择建议
焦距 (f)	焦距是平行光管的重要参数，通常选用待检测仪器的3~5倍，以降低测量误差。当焦距增加5倍时，价格将增加1～2个数量级。
口径 (D)	选用的平行光管口径必须大于待检光学仪器的口径，但也要注意口径增大会显著影响平行光管的重量和成本。当有效口径由50mm增加一倍到100mm时，价格将增加3～5倍。
视场角 (2ω)	视场角决定了平行光管能够覆盖的范围。对于透射式平行光管，视场角通常较大；而反射式平行光管视场角较小。需要根据待测仪器的视场角以及检测需求来选择。
波前误差 (WFE)	根据待测仪器的波像差要求来选择，确保平行光管的成像质量与测试需求相匹配。
出射光平行度 (σ)	出射光的平行度受到目标板离焦量和光学系统残差的影响，需要根据具体应用需求来选择。

三、系统结构的方面选择——产品尺寸

目前市场上较为流行的主要为以下两款光学结构形式：牛顿反射式系统，卡塞格林式系统。当实验室空间受限时可以将其作为考虑因素。

牛顿反射式系统：系统设计简单，采用F10的系数进行设计。导致产品体积较大，但价格相对较低。

卡塞格林式系统：系统设计紧凑，适用于需要长焦距和光力强的场合。同时采用的光学元件加工难度较大，因此价格较高。

四、光路布局的方面选择——领域应用

根据不同领域的测试需求，可以初步对平行光管的光路布局进行初步划分。

同轴平行光管—工业检测、教学实验等成本敏感领域。

同轴平行光管结构简单，成本较低，易于制造和维护。

同轴平行光管存在中心遮拦，会影响成像质量，但在一些对成像质量要求不特别高的场景中仍可满足需求。

离轴平行光管——天文观测、高端科研等领域。

离轴平行光管结构复杂，成本较高，但能实现更好的光学性能。

离轴平行光管无中心遮拦，成像质量更高，适用于对图像质量要求苛刻的场景。

五、系统组件的方面选择——测试指标

光源组件选择

光源类型	波段范围	典型应用
紫外光源	0.2μm-0.4μm	光谱分析、紫外目标模拟、成像
卤素光源	0.4μm-2.5μm	可见光、近红外目标模拟、成像
黑体辐射源	3μm-14μm	中长波红外目标模拟、成像
差分黑体	3μm-14μm	MRTD、NETD、红外热像仪指标测试
激光光源	0.905μm、1.064μm、1.535μm、1.550μm、2.7μm、10.6μm	光轴校准、激光扩束、激光干涉

分划板组件选型

靶标类型	检测功能	适用波段
鉴别率/分辨率靶标	用于物镜、棱镜及其组合系统的分辨能力检测	可见光
十字分划板/十字靶标	用于轴对准、瞄准以及聚焦功能	可见光
星点靶标	用于透镜、棱镜及其组合系统的成像质量检查	可见光
玻罗靶标	用于测定物镜焦距、也可直接测量截距	可见光
四杆靶标	用于计算最小可分辨温差（MRTD）测试	红外
圆孔靶标	用于测试最小可探测温差（MDTD）参数	红外
狭缝靶标	用于测试狭缝响应函数（SRF）参数	红外
十字圆孔靶标	用于轴对准，瞄准以及聚焦功能	红外
畸变靶标	用于测试评估被测试相机生成的图像畸变	红外
轮廓靶标	用于评估被测试相机对于真实目标的识别范围	红外
方形靶标	用于测试噪声等效温差（NETD），固定图形噪声（FPN），信号传递函数（SITF），非周期传递函数（ATF）等参数	红外
刀口靶标	测试刀口的线扩展函数而用于测试调制传递函数（MTF）	红外
双四杆靶标	标基于其垂直及水平方向的四杆图形用于测试MRTD参数，且可以节省测试时间	红外
多四杆靶标	是高效率测试MRTD参数的靶标，具有多个四杆图形的单多四杆靶标可以代替一系列的单图形的四杆靶标	红外
多圆孔靶标	是高效率测试（MDTD）参数的靶标，具有多个圆孔图形的单多圆孔靶标可以代替一系列的单图形的圆孔靶标	红外
灰度靶标	用于测试被测试相机的线性度以及动态范围	红外