平行光管,作為光學檢測領域的“標尺”,在光學、科研、軍事、工業等多個領域發揮著至關重要的作用。它不僅是校準和調整光學儀器的關鍵工具,也是光學測量設備不可或缺的組成部分。通過配備不同的分劃板,并結合測微目鏡或顯微鏡系統,平行光管能夠用于測量透鏡組的焦距、分辨率以及其他成像質量參數。
平行光管作為光學檢測領域中非常重要的儀器,廣泛應用于各類光學實驗與設備檢測和校準。平行光管從結構來講,包含光學部件、結構形式、光源配件、分劃板等。不同類型的平行光管在結構與性能上各有特點,同時其生產周期與價格也會有不小差異。
鑒于不同光學系統的多樣性,選擇合適的平行光管類型成為了一個值得探討的問題。以下對焦距:F3000mm,有效口徑:φ300mm的四種反射式平行光管作為案例,進行對比。
反射式平行光管其主要功能如下:
1、用于可見光、紅外及激光等多波段系統的光軸調校;
2、配以不同的分劃板并結合其他附件,可用于光學系統基本參數的檢測;
3、配以面源黑體可實現紅外波段成像質量檢測及光軸調校;
4、配以激光光源可以組成激光平行光管,實現激光擴束功能;
5、可以提供一束超低發散角的平行光;
6、模擬無窮遠目標;
光學系統解析
同軸牛頓反射式 平行光管
- 同軸結構:主鏡(拋物面)與次鏡(平面)共軸,中心有遮擋。簡化光路設計,減少離軸像差(如彗差、像散),提升光束準直性。
- 無色差:反射式設計避免了折射材料引入的色差,特別適用于寬光譜范圍的應用。
- 高精度準直:拋物面主鏡將點光源轉換為平行光,次鏡傾斜 45°反射至側方,便于光路調整與檢測。
光學系統 | 同軸牛頓反射式 |
---|---|
焦距 | 3000mm |
有效口徑 | Φ300mm |
視場 | ≥0.5° |
平行性 | ≤5″ |
系統波像差 | RMS優于 1/15λ@632.8 |
反射率 | ≥85% |
主鏡材質 | 石英玻璃【可選配K9光學玻璃/微晶玻璃】 |
膜層 | 鋁+硅保護【可選配金/銀/介質+硅保護】 |
外形尺寸 | 約長2862mm*寬520mm*高545mm |
重量 | 320kg |

離軸牛頓反射式 平行光管
- 離軸結構:次鏡(平面)位于主鏡(拋物面)光路之外,中心無遮擋,避免了對入射光的遮擋,從而提高光能利用率和成像對比度。
- 高能量效率:光能利用率接近100%(同軸系統因遮擋損失約 10%-30%)。
- 成像質量提升:無遮擋干擾,視場均勻性更好,適合高分辨率成像或精密檢測。
- 寬光譜兼容性:反射式設計無色差,可通過鍍膜優化紫外至紅外波段性能。
光學系統 | 離軸牛頓反射式 |
---|---|
焦距 | 3000mm |
有效口徑 | Φ300mm |
視場 | ≥0.53° |
平行性 | ≤5″ |
系統波像差 | RMS優于 1/15λ@632.8 |
反射率 | ≥85% |
主鏡材質 | 石英玻璃【可選配K9光學玻璃/微晶玻璃】 |
膜層 | 鋁+硅保護【可選配金/銀/介質+硅保護】 |
外形尺寸 | 約長3310mm*寬917mm*高680mm |
重量 | 350kg |

同軸卡塞格林式 平行光管
- 同軸結構:拋物面主鏡、雙曲面次鏡共軸,光路折疊設計大幅縮短系統物理長度。
- 長焦距實現:通過折疊光路等效實現長焦距準直,適合遠距離光學測試(如激光雷達校準)。
- 高分辨率:雙曲面次鏡校正像差能力優于單反射鏡系統,適用于高精度波前檢測。
- 熱穩定性:無折射元件,受溫度變化影響小,適合高功率激光應用。
光學系統 | 同軸卡塞格林式 |
---|---|
焦距 | 3000mm |
有效口徑 | Φ300mm |
視場 | ≥0.5° |
平行性 | ≤5″ |
系統波像差 | RMS優于 1/15λ@632.8 |
反射率 | ≥85% |
主鏡材質 | 石英玻璃【可選配K9光學玻璃/微晶玻璃】 |
膜層 | 鋁+硅保護【可選配金/銀/介質+硅保護】 |
外形尺寸 | 約長627mm*寬388mm*高457mm |
重量 | 100kg |

離軸卡塞格林式 平行光管
- 離軸結構:拋物面主鏡、雙曲面次鏡。次鏡位于主鏡光路之外,避免光能損失和衍射效應, 提升成像對比度與光斑均勻性,光路折疊設計大幅縮短系統物理長度。
- 寬光譜無色差:全反射式設計,無折射元件,支持紫外至紅外波段。
- 高波前精度:通過自由曲面優化,適用于激光干涉、高分辨率成像等精密場景。
光學系統 | 離軸卡塞格林式 |
---|---|
焦距 | 3000mm |
有效口徑 | Φ300mm |
視場 | ≥0.5° |
平行性 | ≤5″ |
系統波像差 | RMS優于 1/15λ@632.8 |
反射率 | ≥85% |
主鏡材質 | 石英玻璃【可選配K9光學玻璃/微晶玻璃】 |
膜層 | 鋁+硅保護【可選配金/銀/介質+硅保護】 |
外形尺寸 | 約長718mm*寬680mm*高542mm |
重量 | 80kg |

綜合對比
特性 | 離軸牛頓反射式 | 同軸牛頓反射式 | 離軸卡塞格林式 | 同軸卡塞格林式 |
---|---|---|---|---|
中心遮擋 | 無 | 有(次鏡遮擋) | 無 | 有(次鏡+支撐結構) |
光能利用率 | 高(~100%) | 較低(受遮擋影響) | 近100% | 80%~90%(受遮擋影響) |
像差校正 | 高(需處理離軸像差) | 低(共軸對稱性簡化設計) | 自由曲面優化,可抑制離軸像差 | 依賴雙曲面鏡對稱矯正 |
裝調復雜度 | / | / | 很高(非對稱光路) | 高(需同軸校準) |
加工成本 | 高(非對稱鏡面) | 較低(對稱拋物面主鏡) | 很高(自由曲面+離軸) | 高(非球面雙鏡) |
應用場景 | 高分辨率成像、精密檢測 | 常規準直、教學演示、低成本應用 | 高功率激光、精密檢測、空間、光學 | 常規長焦距檢測、實驗室校準 |
根據光學系統的不同設計需求,每一類在系統特性、技術規格、光路設計以及外形尺寸上都展現出獨特的特點,需要根據具體的應用場景進行選擇。