平凸柱面镜只在一个方向聚焦而另一个方向没有聚焦功能，和平凸透镜的外形尺寸相似，但它圆柱的一部份可代替球面，柱面透镜能把点光转换成线光，且可用作产生激光的线性激光发生器。这种透镜以同一尺寸放大所以它能拉伸成像，因此它能把光调焦成一个细缝或是聚光成一个线性扫描探测器。由于在倾斜和楔形方面有严格公差，和标准柱面透镜相比，高品质成像透镜将产生直线或是更好成像。
柱面镜主要应用于改变成像尺寸大小的设计要求。例如把一个点光斑转换成一条线斑，或者在不改变像宽度的情况下改变像的高度。可应用在线性探测器照明，条形码扫描，全息照明，光信息处理，计算机，激光发射。光学柱面镜在强激光系统和同步辐射光束线中也有着广泛的应用,同时,对柱面镜零件的要求也越来越高,尤其在大功率激光谐振腔的腔片和长距离线干涉仪等高精度测试仪器和装置中。
柱面透镜组成：
一个柱面和一个平面组成
1.正柱面透镜
2.负柱面透镜
柱面透镜的轴与主子午线
1.柱面在与轴平行的方向上是平面
2.柱面在与轴垂直的方向上是圆形的，弯度最大
3.这两个方向称为柱面的两条主子午线方向。
主子午线：
轴向子午线：与轴平行的子午线，在柱面上是平的，没有弯度。
屈光力子午线：与轴垂直的子午线，在柱面上的圆形的，弯度最大。
柱面透镜光学特性
1.光线通过轴向子午线 （图中垂直方向）不会出现聚散度的改变。
2.光线通过屈光力子午线（图中水平方向）会出现聚散度的改变。
注：凡与柱镜轴成直角方向的平行投射光线，其屈折作用视凸柱镜或凹柱镜而异。
光线通过柱面透镜，将形成一条焦线
焦线与轴向平行
柱镜中间方向的屈光力
在柱镜轴向与垂轴方向之间任意方向的屈光力计算公式：
θ为所求的子午线方向与柱镜轴的夹角
柱面透镜的表示方法
光学十字
表示：
柱面透镜的两条主子午线在水平和垂直方向上
垂直方向为轴向，屈光力为零
水平方向屈光力最大，为+3.00D
石英晶体简介：
石英是一种重要的光学材料，其能够用于制造大部分紫外、可见光和近红外的光学镜片，例如微透镜阵列、衍射光学元件DOE、螺旋相位片、透镜等。石英基片也是最常被用来镀膜的基片类型，许多反射镜，飞秒激光镜片，滤光片都是采用石英基底。在太赫兹波段，石英晶体也是一种常用的材料，能作为原材料生产太赫兹透镜、石英棱镜、太赫兹窗镜、石英波片等等。
天然石英，也叫石英玻璃，它经过一些工艺的合成后形成熔融石英（Fused silica），是最常见且最重要的光学元件材料。相比天然石英，合成后的熔融石英的辐射硬度更高，绝对透射性更高。使其能够在紫外、可见光、近红外、红外波段、太赫兹波段都有不俗的光学性能。
熔融石英的性能特点
熔融石英材料在精铸型壳的使用上国外发达国家如美国的使用量和日本的使用量不断地逐年增加，特别是在硅溶胶型壳的面层方面有了很有经验的效果，在同锆英材料的使用和价格比上有了较大突破，是较为理想的工程应用材料。
熔融石英是用天然高纯度二氧化硅经电炉在高于1760℃以上温度熔融，随后快速冷却而制得的。此过程将晶型二氧化硅转变为非晶型的玻璃熔体。
熔融石英熔化温度约1713℃，导热系数低，热膨胀系数几乎是所有耐火材料中最小的，因而它具有极高的热震稳定性。所以，在焙烧和浇注过程中熔融石英型壳很少因温度剧变而破裂，是理想的熔模铸造制型的耐火材料，可作为面层或背层涂料用的耐火材料，以及撒砂材料。
熔融石英会部分或全面提高型壳性能。熔融石英热膨胀系数小，有利于防止型壳在脱蜡和焙烧过程中开裂、变形，利于确保铸件尺寸稳定。熔融石英纯净度高，所配涂料稳定性好；型壳高温抗蠕变能力提高。
熔融石英温度较低时的导热性较差，热容量小，仅为锆砂的一半，大多数金属液对它的润湿性较差，使得金属凝固层与型壳内表面间易产生间隙，热导率进一步减小，有利于壁薄铸件充型。在高温下熔融石英的透明度高，能通过辐射传热，使其导热能力超过硅酸铝类壳。而使铸件冷却较快，更易获得健全铸件。
铸件冷却时方石英又从高温型转变为低温型，同时体积产生骤变，使型壳出现无数裂纹，强度剧降，有利于脱壳进行。熔融石英为酸性，能采用碱煮、碱爆等化学清砂方法去除型壳。
熔融石英的应用
熔融石英的大多数应用都利用其宽的透明度范围，该范围从UV延伸到近IR。熔融石英是用于电信的光纤的关键原材料。
由于其强度和高熔点（与普通玻璃相比），熔融石英用作卤素灯和高强度放电灯的外壳，卤素灯和高强度放电灯必须在较高的外壳温度下工作才能实现高亮度和长寿命的组合。带有硅胶套的真空管可以通过白炽阳极进行辐射冷却。
由于其强度，熔融石英被用于深层潜水器皿，如浮球和底盘镜。熔融石英还用于形成载人航天器的窗户，包括航天飞机和国际空间站。强度、热稳定性和UV透明性的结合使其成为用于光刻的投影掩模的极佳基材。
它的紫外线透明性也可用于半导体行业。一个EPROM，或可擦除可编程只读存储器，是一种类型的存储器的芯片时，其电源被切断保持它的数据，但它可以通过暴露于强紫外光擦除。通过位于包装顶部的透明熔融石英窗口可以识别EPROM，通过该窗口可以看到硅芯片，并且可以在擦除过程中将其暴露在紫外线下。
由于热稳定性和成分的原因，它被用于5D光学数据存储和半导体制造炉中。
对熔融石英进行金属化和蚀刻，以用作高精度微波电路的基板，其热稳定性使其成为窄带滤波器和类似应用的理想选择。介电常数比氧化铝低，可以实现更高的阻抗走线或更薄的基板。
熔融石英也是用于现代玻璃乐器（例如玻璃竖琴和大提琴）的材料，也用于历史玻璃口琴的新版本。在这里，熔融石英具有卓越的强度和结构，比起历史上使用的铅晶体，它具有更大的动态范围和更清晰的声音。
根据不同波段的透射率，石英透射率分类如下：
JGS1?远紫外光学石英玻璃 185-?2500nm
JGS2?紫外光学石英玻璃 220-?2500nm
JGS3?红外光学石英玻璃 260-?3500nm
石英透射光谱：
熔融石英的透射率和天然石英的透射率，两个透射光谱曲线都已包含计算菲涅耳反射损耗（1-R）2，而透射图中最上面的曲线表示菲涅耳反射损失。不管对于熔石英还是天然石英，250nm~2800nm波段范围内的造成透射损失的原因是反射，几乎没有吸收。
熔融石英的透射光谱，它们在185-2600nm都有很高的透射率，根据型号的不同，透射光谱略有差别，比如有的型号在165nm的深紫外波段还具有80%以上的透射率，有的型号在2800nm附近有一个吸收峰，有的型号直到3500nm还能一直保持大于80%的透射率。
熔融石英透过率
天然石英透过率
天然石英只能保证在270nm~2600nm具有很高的透射率，在紫外波段的透射率远低于熔融石英。
天然石英和熔石英的反射率基本上一致，都小于<10%。其中在靠近紫外的波段接近10%，随时波长增加，石英反射率缓慢减少，在近红外的波段大概为6%。
石英晶体在太赫兹波段的透射率（Z cut Crystal Quartz）
石英晶体还能用于波长超过50μm的太赫兹波段。在从120μm起到1000μm波段，石英晶体的透过率为>70％。此外，经过z切割石英晶体材质的太赫兹窗镜，在可见光范围和太赫兹波段都具有高透过率，能够通过HeNe激光器的辅助，轻松调整光学系统，而且不会改变光偏振状态。
K9：
K9(H-K9L，N-BK7)是最常用的光学材料，从可见到近红外（350-2000nm）具有优异的透过率，在望远镜、激光等领域有广泛应用。H-K9L(N-BK7)是制备高质量光学元件最常用的光学玻璃，当不需要紫外熔融石英的额外优点（在紫外波段具有很好的透过率和较低的热膨胀系数）时，一般会选择H-K9L。
紫外熔融石英：
紫外熔融石英（JGS1，F_SILICA）从紫外到近红外波段（185-2100nm）都有很高的透过率，在深紫外区域具有很高透过率，使其广泛应用于紫外激光中。此外，与H-K9L（N-BK7）相比，紫外级熔融石英具有更好的均匀性和更低的热膨胀系数，使其特别适合应用于紫外到近红外波段，高功率激光和成像领域。
氟化钙：
由于氟化钙（CaF2）在波长180nm-8um之内的透射率很高（尤其在350nm-7um波段透过率超过90%），折射率低（对于180 nm到8.0um的工作波长范围，其折射率变化范围为1.35到1.51）因此即使不镀膜也有较高的透射。它经常被用做分光计的窗口片以及镜头上，也可用在热成像系统中。另外，由于它有较高的激光损伤阈值，在准分子激光器中有很好的应用。氟化钙与氟化钡、氟化镁等同类物质相比具有更高的硬度。
氟化钡：
氟化钡材料从200nm-11um区域内透射率很高。尽管此特性与氟化钙相似，但氟化钡在10.0um 以后仍有更好的透过，而氟化钙却是直线下降的；而且氟化钡能耐更强的高能辐射。然而，氟化钡缺点是抗水性能较差。当接触到水后，在500℃时性能发生明显退化，但在干燥的环境中，它可用于高达800℃的应用。同时氟化钡有着优良的闪烁性能，可以制成红外和紫外等各类光学元件。应当注意：当操作由氟化钡制作的光学元件时，必须始终佩戴手套，并在处理完以后彻底清洗双手。
氟化镁：
氟化镁在许多紫外和红外应用中备受欢迎，是200nm-6um波长范围内应用的理想选择。与其它材料相比，氟化镁在深紫外和远红外波长范围尤其耐用。氟化镁是一种强力的材料，可用于抵抗化学腐蚀、激光损伤、机械冲击和热冲击。其材质比氟化钙晶体硬，但与熔融石英比较相对较软，并且具有轻微的水解。它的努氏硬度为415，折射率为1.38。
硒化锌：
硒化锌在600nm-16um波段内具有很高透过率，常用于热成像、红外成像、以及医疗系统等方面。而且由于硒化锌吸收率低，特别适用于大功率CO2激光器中。应当注意：硒化锌材料相对较软（努氏硬度为120），容易擦花，建议不要用于严酷环境。在手持、以及清洁时要加倍小心，捏持或擦拭时用力要均匀，最好带上手套或橡胶指套，以防玷污。不能用镊子或其它工具夹持。
硅：
硅适合用于1.2-8um区域的近红外波段。因为硅材料具有密度小的特点（其密度是锗材料或硒化锌材料的一半），在一些对重量要求敏感的场合尤为适用，特别在3-5um波段的应用。硅的努氏硬度为1150，比锗硬，没有锗易碎。然而，由于它在9um处有强的吸收带，因此并不适合用于二氧化碳激光器的透射应用。
锗：
锗适合用2-16um区域的近红外波段，很适合用于红外激光。由于锗具有高折射率、表面最小曲率和色差小的特性，在低功率成像系统中，通常不需要修正。但是锗受温度影响较为严重，透过率随温度的升高而降低，因此，只能在100℃以下应用。在设计对重量有严格要求的系统的时候要考虑锗的密度(5.33g/cm3)。锗平凸透镜采用精密金刚石车床车削表面，这一特征使其非常适合于多种红外线应用，包括热成像系统、红外线分光镜、遥测技术和前视红外（FLIR）领域中。
CVD 硫化锌：
CVD ZnS是除金刚石外，唯一透射波段覆盖可见光到长波红外，全波段乃至微波波段的红外光学材料, 是目前最重要的长波红外窗口材料(既可用作高分辨率红外热像系统的窗口和透镜，也可用作“三光合 一”光窗、近红外激光/双色红外复合光窗等先进军事用途。
可见光
指能引起视觉的电磁波。可见光的波长范围在0.77～0.39微米之间。波长不同的电磁波，引起人眼的颜色感觉不同。0.77～0.622微米，感觉为红色；0.622～0.597微米，橙色；0.597～0.577微米，黄色；0.577～0.492微米，绿色；0.492～0.455微米，蓝靛色；0.455～0.39微米，紫色。
红外光谱（infrared spectra）
指以波长或波数为横坐标以强度或其他随波长变化的性质为纵坐标所得到的反映红外射线与物质相互作用的谱图。按红外射线的波长范围，可粗略地分为近红外光谱（波段为0.8～2.5微米）、中红外光谱（2.5～25微米）和远红外光谱（25～1000微米）。对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光，可得到红外发射光谱，物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成；对被物质所吸收的红外射线进行分光，可得到红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，它是一种分子光谱。分子的红外吸收光谱属于带状光谱。原子也有红外发射和吸收光谱，但都是线状光谱。
紫外光谱
紫外光谱是分子中某些价电子吸收了一定波长的电磁波，由低能级跃近到高能级而产生的一种光谱，也称之为电子光谱。目前使用的紫外光谱仪波长范围是200~800nm。其基本原理是用不同波长的近紫外光（200~400nm）依次照一定浓度的被测样品溶液时，就会发现部分波长的光被吸收。如果以波长λ为横坐标（单位nm），吸收度 （absorbance）A为纵坐标作图，即得到紫外光谱（ultra violet spectra，简称UV）。
表面光洁度的定义及检测
表面光洁度、表面粗糙度和表面平整度是三个容易相互混淆的概念。表面光洁度从严格意义上来说是表面粗糙度的另一称法，但这两者的概念还是有所区别。表面光洁度是基于人的视觉所提出来的概念，而表面粗糙度是由于元件在加工的过程中刀具与元件表面摩擦或高频振动在光学元件表面形成微观几何形状来定义的。由于光学元件表面粗糙度计算比较复杂，因此，借助光源使用肉眼观察光学元件的光洁度更直观的来检测光学质量。
随着精密激光技术的不断发展，对表面光洁度的要求越来越高。尤其在高功率激光系统中，光学元件的表面质量是限制其进一步发展的重要因素之一。光学元件表面质量的好坏会直接影响整个光学系统的性能，想要使光学仪器设备能更高效地工作，不仅要在加工时注意光学元件的表面质量，还要做好对成品元件的检测工作，因此如何更好地检测光学镜片光洁度将成为重要指标之一。
一、表面光洁度检验方法
1、中国标准规定，检验时应以黑色屏幕为背景，光源为36V、60W~108W的普通白炽灯泡，在透射光或反射光下用4×~10×放大镜观察。
2、俄国标准规定，检验时光源为60W~100W的普通白炽灯泡，在透射光或反射光下观察。检验像面附近的光学表面时应采用不小于6×放大镜，检验Ⅰ~Ⅲ级的光学表面时应采用不大于6×放大镜，检验低于Ⅳ级的光学表面时不采用放大镜。
3、美军标准规定，方法1：检验时以磨砂玻璃为背景观察零件，光源为40W的日光灯，放在玻璃后面3cm
处。玻璃正面放2根以上的无光泽横条与玻璃接触；横条约占玻璃面积一半；方法2：40γ的日光灯的灯光透过磨砂玻璃后再透过零件，借助零件表面散射光观察疵病。观察时应以黑色为背景。
二、表面光洁度的定义及判定方法
表面缺陷标准：根据美国军方标准《MIL-O-13830B》，用两组数字表示表面缺陷大小。例如40-20，前者限制划痕大小，后者限制麻点大小。道子、亮路、伤、擦痕都统称为划痕。斑点、坑点、点子 都称为麻点。规定长与宽的比大于4：1的为划痕；长与宽的比小于4：1的为麻点。
当元件的不同区域表面光洁度要求不一样时，计算等效直径应以区域进行，即表面质量要求高的内区域其等效直径以内区域为准（如有效孔径的区域）；表面质量要求低的外区域计算为整体元件的等效直径。
表面粗糙度对零件的影响主要表现在以下几个方面：
1、影响耐磨性。表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，摩擦阻力越大，磨损就越快。
2、影响配合的稳定性。对间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使工作过程中间隙逐渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈，降低了连接强度。
3、影响疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷，它们像尖角缺口和裂纹一样，对应力集中很敏感，从而影响零件的疲劳强度。
光圈，PV，rms，这几个词在光学加工中经常遇到，但不同的人有不同的理解，甚至同一个公司的人都难以达成一致的理解．
一般评价表面面形主要有三种，光圈 局部光圈；干涉仪计算得到的 pv rms； 还有就是ISO10110-5里面的一些指标
光圈理解为参考和被测之间的半径差：
样板法时不管是平面样板还是球面样板，如果成圈了，那么个圈（一个条纹间隔）代表0.5个波长面形，如果干涉仪测时，如果成圈，那么分两种情况，测平面时可以从单幅干涉图得到光圈，但测球面时，是无法测到光圈的，就是说，干涉仪测球面时是测不出光圈的，要想得到球面的半径差，需要配以测长装置。因为干涉仪的标准球面镜只提供标准球面波，而这个球面波是任意半径的，而样板法标准球面，提供一个半径固定的标准球面。
上面说的是N
第二就是像散差了，他表示光学表面和参考表面之间两个互相垂直方向上光圈数不等所对应的偏差，两个方向的N相减，还要看光圈的符号
比如，椭圆形状像散时，两个方向N符号是相同的，马鞍形状像散时，两个方向N符号是相反的
局部光圈
就是局部不规则度 所对应的局部偏差。主要看局部条纹偏移量和理想条纹间隔之间的比值。
干涉仪一般测量后得到的是PV值和rms值，pv值对应的是波面 峰值和谷值之间的差，或者认为和塌边和翘边指和，而局部光圈呢，是塌边和翘边之间的最大值。单单用pv值来评价有时候很不客观。rms是一种统计量，主要是看波面的变化缓慢，rms值反映波面可能更客观。
ISO 10110-5里面把干涉仪得到的波面分成 sag 和 IRR（不规则度），IRR有分为旋转对称和非旋转对称。其中对于平面来讲，sag对应于半径差，和光圈有点像，也对应于power值（只是接近），IRR 就是扣除sag后的波面，和局部光圈有点像。上面说了干涉仪测不出球面光学元件的光圈，所以干涉仪测球面只能得到IRR，要想得到sag可以通过配以测长装置，或者用球径仪测，然后输入参考半径和比较半径，就可以算出。
PV镜片表面上凸凹不平的最高点和最低点的差值，而irregularity是局部光圈吧，我们考量某镜片的局部光圈数是同一条干涉条纹不规则部分偏离规则部分的比值，但它不一定是最高点和最低点的差值，肯定小于等于！
光圈不满一个时,大概可分为两种,一种是光圈变成直线了,我们习惯称其为零个光圈.
另一种是成弧线的,我们习惯称其为半个光圈.
光圈：镜片和样板放在一起的时候会形成干涉条纹，成圆环形。圆环的个数既是光圈数。
PV：镜片表面上最高点和最低点的差值。RMS：镜片表面上那些坑坑包包差值的平均值。
光学镀膜概念及原理
镀膜是用物理或化学的方法在材料表面镀上一层透明的电解质膜，或镀一层金属膜，目的是改变材料表面的反射和透射特性，达到减少或增加光的反射、分束、分色、滤光、偏振等要求。常用的镀膜法有真空镀膜(物理镀膜的一种)和化学镀膜。光学零件表面镀膜后，光在膜层层上多次反射和透射，形成多光束干涉，控制膜层的折射率和厚度，可以得到不同的强度分布，这是干涉镀膜的基本原理。
光学薄膜分类：
增透膜：硅、锗、硫化锌、硒化锌等基底较多，氟化物较为少见。
单波长、双波长、宽带
反射膜：分介质与金属反射膜，金属反射膜一般为镀金加保护层。
半反射、单波长、双波长、宽带
硬碳膜 :也叫DLC膜，一般镀在硅、锗、硫系玻璃外表面，做保护/增透作用， 产品另一侧一般要求镀增透膜。
分光膜 :有些要求特定入射角情况下，可见光波段反射，红外波段透过，多用于光谱分析中。
45度分光片、双色分束、偏振分束片&棱镜
滤光膜：宽带、窄带
激光晶体膜：YAG/YV04/KTP/LBO/BBO/LIND03
紫外膜-增透：193/248/266/308/340/355,铝反射180-400nm
红外膜：CO210.6UM/YAG2940NM/SI&GE&ZNSE&ZNS
增透膜波长选择表
标准可见光增透膜曲线
标准红外光增透膜曲线
高反射膜
金属镜(Metallic Mirror)
成本较低，反射波段较宽。
一般用于反射率要求不是特别高，但是波段很宽的应用。
因为存在部分吸收，因此限制了其在激光领域的应用。
全介质反射镜(Dielectric HR coatings )
成本较高，反射波段较窄。
反射率可以做到很高。
反射波段范围有限，如加大反射波段范围，膜层镀制难度将提高。
膜层较厚，应力较大，存在膜层脱落风险。
镀膜基片
指在什么材质上镀膜。基底往往是使用环境和用途决定。常见的镀膜基底选择？ 如气体分析保护金多用氟化钙基底，普通反射镜用浮法玻璃，激光腔镜用硅基底，红外滤光片多用硅锗，可见及近红外多是玻璃，无氧铜多是镍和金等。
氟化钙，氟化钡，氟化镁，蓝宝石，锗，硅，硫化锌，硒化锌，硫系玻璃，N-BK7,熔融石英等
镀膜材料
附着在基底上的起到透射，反射，分光等作用的材料，可能是光学材料如硫化锌、氟化镁等，也可能是金属，如铝金等。目前成熟大批量光学镀膜材料多是颗粒状或是药片状，也有整块晶体镀膜靶材；金属镀膜材料多是丝及块状；基底，用途，和镀膜指标决定用什么镀膜材料。
镀膜工序和设备
清洗设备：
超声波清洗机：指清洗和烘干一体化的，可直接装盘镀膜。同时这个机器必须在洁净空间使用；
光学镜片的超声波清洗技术
在光学冷加工中，镜片的清洗主要是指镜片抛光后残余抛光液、黏结剂、保护性材料的清洗；镜片磨边后磨边油、玻璃粉的清洗；镜片镀膜前手指印、口水以及各种附着物的清洗。
传统的清洗方法是利用擦拭材料（纱布、无尘纸）配合化学试剂（汽油、乙醇、丙酮、乙醚）采取浸泡、擦拭等手段进行手工清擦。
这种方法费时费力，清洁度差，显然不适应现代规模化的光学冷加工行业。这迫使人们寻找一种机械化的清洗手段来代替。于是超声波清洗技术逐步进入光学冷加工行业并大显身手，进一步推动了光学冷加工业的发展。
超声波清洗技术的基本原理，大致可以认为是利用超声场产生的巨大作用力，在洗涤介质的配合下，促使物质发生一系列物理、化学变化以达到清洗目的的方法。
当高于音波（28～40khz）的高频振动传给清洗介质后，液体介质在高频振动下产生近乎真空的空腔泡，空腔泡在相互间的碰撞、合并、消亡的过程中，可使液体局部瞬间产生几千大气压的压强，如此大的压强使得周围的物质发生一系列物理、化学变化。
工艺流程：
等离子增强化学气相沉积 (PECVD)：
是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。因为利用了等离子的活性来促进化学反应，PECVD可以在较低的温度下实现
等离子辅助气相沉积
目前DLC膜常用制备方法。采用射频技术（RF-PACVD）将通入的气体（丁烷、氩气）离化，在极板自偏压（负）的吸引下，带正电的粒子向基板撞击，沉积在基板表面。
