Az optikai műszerek elemi alapja különálló optikai elemek , amelyek bármilyen optikai eszközt alkotnak (az egyetlen kivétel a legegyszerűbb optikai eszközök, mint a tükör vagy a nagyító, amelyeket egyetlen elem képvisel); ezen elemek mindegyike ellátja a sugárzási mező átalakító funkcióját. [1] Mivel az egyedi gyártás napjai a múltban vannak [2] és az ebbe a bázisba tartozó termékek az esetek túlnyomó többségében sorozat- vagy tömeggyártás tárgyai ; jelenleg lehetőség van ilyen termékek megrendelésére a katalógusokból [3]
Az optikai elemek munkafelülete sok esetben egy forgástest felülete , amelynek szimmetriatengelye egyidejűleg az optikai elem fő optikai tengelyévé válik. Egy optikai eszközben, amely több optikai elemből áll egymás után, ezek fő optikai tengelyei általában kombinálva vannak.
Technológiailag a legegyszerűbb a gyártás, és ezért a legszélesebb körben alkalmazott optikai elemek, amelyek gömb- vagy lapos felülettel vannak kialakítva. A gömbfelület térbeli tájolása elengedhetetlen. A fényvisszaverő optikai elemek (tükrök), amelyek felülete a sugárzás terjedésének irányában homorú , lehetővé teszik, hogy a sugárzási fluxust maga elé koncentrálja , és fordítva, oldalra szórja , ha ez a felület konvex . A fénytörő optikai elemek (lencsék) esetében számít, hogy az optikai tengely közelében vastagabbak , mint a peremén, vagy fordítva - vékonyabbak . Ugyanakkor az a kérdés, hogy egy ilyen lencse „kollektív” vagy „diffúz” lesz, attól függ, hogy anyagának törésmutatója nagyobb-e, mint a környezeté, vagy fordítva. A tengely mentén „vastagabb” lencse, amelynek törésmutatója nagyobb, mint a környezeté, a sugárzást a tárgyak terében koncentrálja, azaz „kollektív” [4]
Ismertek olyan optikai elemek, amelyek munkafelülete hengeres ( anamorf optika ). Az ilyen elemeket szélesvásznú filmvetítőkben vagy lézernyomtatókban használták a kivetített lézersugár szkennelésére és számos más alkalmazásban. Az optikai elemek aszférikus formáit bizonyos típusú aberrációk elnyomására használják (például gömb alakú [5] ).
Kétféle forrás létezik:
A gyakorlati felhasználás szempontjából a sugárvevőket két osztályra osztják:
Az optikai rendszer fogalma mind az elméleti (fizikai), mind az alkalmazott optikában a térben meghatározott módon elhelyezkedő alapvető optikai elemek összességét értjük, amelyek közvetlenül részt vesznek a sugárzási tér átalakulásában. Történelmileg ilyen elemek voltak lencsék , prizmák és tükrök . A 19. században ez a triász kiegészült azokkal az alapvető optikai elemekkel, amelyeket általános kifejezések hiányában feltételesen polarizátoroknak , diffrakciós rácsoknak (Michelson echelon) nevezhetünk. Majd szinte egyszerre jelentek meg a száloptika elemei (flexibilis fényvezetők), a holografikus technológia elemei (például vastagrétegű fotólemezek) és a nemlineáris optika elemei (például a fényfrekvenciát átalakító kristályok). Az alapvető optikai elemek teljes száma a következő években valószínűleg nem haladja meg a tucatnyit [6]
Lencse - a sugárzásnak átlátszó eszközből készült optikai eszköz olyan eleme, amely az eszköz működési spektrális tartományában helyezkedik el, és amelyet két olyan felület határol, amelyek közül legalább az egyik és legalább az egyik szimmetriasík nem lapos. felület. A lencse működése abban rejlik, hogy a nyaláb mentén eltérő vastagsággal a hullámfront deformálódását okozza, és ennek következtében a sugarak divergálását, vagy éppen ellenkezőleg, konvergását okozza optikailag izotróp közegben, amely a sugár mentén irányul. a hullámfront felülete.
A lencsék általában forgástestek, amelyek tengelye egyben a lencse fő optikai tengelye. Az ezen a tengelyen áthaladó síkok bármelyike az egyenlő szimmetriatengelyek végtelenül nagy halmazának egyike.
Néha olyan lencséket használnak, amelyeknek mindkét vagy az egyik felülete egy henger felülete. Egy ilyen lencsének (ha a második felülete nem egy forgástest felülete) nincs optikai tengelye.
A prizma az optikai eszköz sugárzás számára átlátszó anyagból készült eleme, amely az eszköz működési spektrális tartományában fekszik, és sík felületekkel határolják. A prizma egyik munkalapjának szekvenciális megjelenítésével a másikba, lehetőség nyílik a prizma optikai letapogatására. Ebben az esetben két lehetőség lehetséges: az első esetben a prizma síkpárhuzamos lemezké bontakozik ki (az ilyen prizmák a sugárnyaláb törésére szolgálnak), a második esetben a prizma ékké bontakozik ki. Az ilyen prizmákat főleg összetett spektrális összetételű fény spektrális lebontására használják.
A tükör az optikai eszköz olyan eleme, amely teljesen vagy részben átlátszatlan az eszköz működési spektrális tartományában lévő sugárzásra.
Vannak lapos tükrök, amelyek munkafelülete sík, valamint homorú vagy domború a rájuk eső fénysugárhoz képest. A lencsékhez hasonlóan a lencse munkafelülete lehet forgástest vagy hengeres felület.
Polarizátorok : Brewster Angle; Stoletov lába; dikroikus polarizátorok.
Diffrakciós rácsok (transzmisszióban és visszaverődésben működnek). Echelettes, Michelson vonat.
Száloptikánál : a teljes belső visszaverődés jelensége.
Holografikus technológia esetén :
lásd: Nemlineáris optika