表面光洁度（划痕/麻点）

目前光学行业对于光学元件表面检测的执行标准，大多是国标（GB/T 1185-2006）或美国军用标准（MIL-PRF-13830B），本文表面光洁度参考美国军用标准（MIL-PRF-13830B）。

表面光洁度（surface quality）是光学零件有效通光面积表面缺陷的最大允许尺寸和定量描述，一般用数值表示： S/D(scratch/dig)，就是光学元件图纸中常看到的60-40/40-20等这样的数值。 前者限制划痕的大小，后者限制麻点的大小。

规定将长宽比大于4:1的表面缺陷定于为划痕，长宽比小于4:1的定义为麻点。

划痕号数S对应宽度如下表，数字越大划痕越明显

麻点号数D对应直径如下表。 直径为0.4mm的麻点将表示为麻点号数#40，直径为0.2mm的麻点将表示为麻点号数#20。

常见的光学元件表面质量应用为： 60/40（常用科研等级）； 40/20（激光应用等级）； 20/10（精密光学等级）。

透射波前差

波前是光波具有恒定相位的表面。 由于波前垂直于波的传播方向，因此准直光具有平面波前，而汇聚或发散光具有弯曲波前。 光学元件的像差会导致透射或反射波前发生畸变，这称为透射或反射波前误差。

透射波前差-zygo实测图

透射波前误差（TWE），是用于衡量光通过光学元件时的性能。 与表面形状测量不同，透射波前测量包括来自材料的前表面和后表面、楔形和均匀性的误差。 这种整体性能指标可以更好地了解光学器件的实际性能。 按瑞利判据，当按绝对值计的最大波像差小于 1/4 波长时，可认为系统是完善的，因此LBTEK的光学系统的透射波前差指标都会控在λ/4及以内。

曲率半径

曲率半径是指光学元件的顶点与曲率中心之间的距离。

该半径可以为正值、零或负值，具体要取决于该表面是凸面、平面还是凹面。 如果知道曲率半径值，则可以确定光线穿过透镜的光学路径长度。

焦距

焦距是从光学系统的主点到焦点的距离。

薄透镜
       薄透镜是指厚度与焦距的长度比较时，可以被忽略不计的透镜。 这种透镜的厚度在计算物距、像距、放大率等时均可以忽略不计。 焦距f表达式如下：其中R1是第一表面的曲率半径，R2是第二表面的曲率半径，n为材料折射率。

       厚透镜厚透镜是具有明显厚度的透镜，常见的真实透镜都是有明显厚度的，之所以称为“厚”，是为了与薄透镜这一理想的假设区分开。 而镜片厚度为d的厚透镜焦距f表达式如下：

数值孔径

光学系统的数值孔径（Numerical aperture, NA）是一个无量纲数字，用于 表征系统可以接受或发射光的角度范围 。

透镜

透镜的数值孔径是来自焦点的边缘光线角度θ的正弦值与介质折射率的乘积。 空气中n=1，当透镜聚焦于无限远处时得到：

光纤

光纤的数值孔径（Numerical aperture, NA）是最大入射角的正弦值，这样透射的光束可以在纤芯中传播。 当光从空气进入光纤时，n₀=1，界面处根据斯涅耳定律，得到：

其中，n1、n2为纤芯和包层折射率。

单模光纤的NA通常在0.1量级，而多模光纤通常具有更大的数值孔径，例如0.3。

应力

物体由于外因（受力、湿度、温度场变化等）而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，单位面积上的内力称为应力。

应力是物体内部的力，无法直接观察到，部分由外力导致的应力影响，可通过一定方式进行有效减弱或利用。 例如，透射式的光学元件，比如： 透镜、滤光片、窗口片等，在安装时，需使用卡环固定镜架进行固定，而不能使用弹片、紧定螺丝进行固定。 因为弹片、紧定螺丝固定型镜架是通过三点支撑来固定透镜，在起相同固定作用的情况下，弹片、紧定螺丝固定型镜架会给透镜引入较高的应力导致出现双折射，而卡环式在透镜的非有效通光孔径处均匀受力，可有效避免该问题。

应力影响也在保偏光纤与普通光纤的对比中有所体现。 普通光纤在生产和使用过程中会由于受到外力出现双折射，导致出现的光束的偏振态变得杂乱无章，而保偏光纤则是通过生产过程中引入更强烈的双折射，使保偏光纤自身双折射特性远大于外界干扰所引起的应力影响，令轴向各位置的双折射保持不变，实现对入射光偏振态的保持。

参考文献：
[1] 张以谟.应用光学[M].第三版.电子工业出版社. 2008