五角棱镜的特性是光线由90°角的任一面垂直入射，然后经其45°角的两个面反射，从90°角的另一面出射，入射光线和出射光线等于90°角，这样应用五角棱镜可把光轴转过90°。最近以来，利用五角棱镜的这个特性进行大平面的平面性测量 ，即把五角棱镜绕水平轴作旋转时出射光线在垂直面内扫出一个平面，反之绕垂直轴旋转，可测定水平面内的平面性，当采用激光作光源时，由于激光射程远，便可以扫出一个很大的平面，这对于用作房屋建设、大工程建设中的平面性测量显然是简单方便而又精度高的，因此五角棱镜的需要愈来愈多。
五角棱镜加工注意事项：
从光路中，很明显看到45°角的角度需认真控制，以便达到角度精度要求。同时采用修磨90°角的一出射面以确保第一平行差，且使入射光与出射光的90°角的精度达到高精度的要求。在这里需注意两个问题：
（1）成条加工时的注意问题：尺寸较小的五角棱镜加工时，往往成条加工出，然后进行切割。因此在选择材料时，需要特别注意整条玻璃折射率的一致性，不然由于n的变化会使有些棱镜精度不合格；
（2）一般加工时往往较注意45°角的精度，但对光束波阵面要求高的棱镜，如对45°角面的平面性加工不够注意时，那么出射光束的波阵面检查就不合格，这时即使返修出射面也不能达到要求，因此加工45°角两平面时，角度与平面性皆应注意。
五角棱镜工作角测定
（1）测试系统
在多齿分变器上装反光镜，如图，（b）情况下进行第一次读数，（c）中多齿分变器转180°再进行读数，当把（b）情况下读数与（c）情况下读数相加除2，即是要求的数据，显然这样测试是为了消除五角棱镜90°角的偏心，从而得到真正的90°角的误差值。
（2）数据
在该测试系统中，可以测出三种角误差:入射光和出射光之间的90°角的误差，其读数值来之于反射镜，从而可在光电平行光管上读数，即五角棱镜工作角的误差;从五角棱镜的出射面反射回来的光束，在回到光电平行光管，这时可以读出第一平行差和第二平行差，由于反射回来的光线较弱，故此其反射像也不象反射镜反射的像那样明亮，从而也区别了两者的不同 。
棱镜简介：
棱镜是实心的玻璃光学，经过磨砂和抛光成几何与光学明显的形状。角度、位置和光学平晶数量有助于定义类型和功能。将一束白光源分散到其组件颜色。利用此应用的设备是折射仪和光谱元件。由于这一初步发现，棱镜已在系统中用于“折射”光纤，将系统“折叠”成一个较小的空间，改变图像的方向（也称为旋性或同位），以及合并或分割光束的部分反射面。这些用途在利用望远镜、放大镜、测量仪器和许多其他应用中非常普遍。
通过棱镜实现色散
棱镜的一个显着特点是能够模仿作为一个平面镜系统，来模拟棱镜媒介中的光反射。 更换反射镜组件可能是最有用的棱镜应用，因为它们都折射或折叠光线和改变图像同位。 要实现类似单个棱镜的效果，通常需要使用多个反射镜。因此，用一个棱镜来代替几个反射镜可减少潜在的校准错误，提高准确性和减少系统的规模和复杂性。
光学特性
1.改变光线的方向
2.不改变光束的聚散度
3.光线向底的方向偏折
4.透过棱镜视物，像偏向棱镜顶
5.眼用棱镜都很薄
6.顶角常小于10度
棱镜光轴：
光学系统的光轴在棱镜中的部分称为棱镜的光轴.
反射棱镜的工作面为两个折射面和若干个反射面，光线从—个折射面入射，从另一个折射而出射，因此，两个折射面分别称为入射面和射出面，大部分反射棱镜的入射面和出射面都与光轴垂直。
光轴截面：
工作面之间的交线称为棱镜的棱，垂直于棱的平面叫主截面，在光路中，所取主截面与光学系统的光轴重合，因此又叫光轴截面。
光轴截面内正确地反映了棱镜每两面之间的角度大小 、光轴方向及反射次数
棱镜分类
共有四种主要类型的棱镜：色散棱镜、偏转或反射棱镜、旋转棱镜和偏移棱镜。偏转、偏移和旋转棱镜常用于成像应用；扩散棱镜专用于色散光源，因此不适合用于要求优质图像的任何应用。
色散棱镜：
根据棱镜基片的波长和反射率，棱镜色散取决于棱镜的几何及其折射率色散曲线。最小偏向角决定入射光线和投射光线之间的最小夹角。绿色光的波长偏离超过红色，蓝色比红色和绿色多；红色通常定义为656.3nm，绿色为587.6nm和蓝色为486.1nm。
偏转、旋转和偏移棱镜
偏转光线路径的棱镜，或将图像从其原始轴偏移，在很多成像系统中很有帮助。光线通常在45°、60°、90°和180°角度偏转。这有助于聚集系统大小或调整光线路径而不影响其余的系统设置。旋转棱镜，例如道威棱镜，用于旋转倒位后的图像。偏移棱镜保持光线路径的方向，还会将其关系调整为正常。
等边棱镜
直角棱镜
道威棱镜(Dove prism)
入射面和出射面与光轴不垂直，出射光轴与入射光轴方向不变。道威棱镜的重要特性之一是，当其绕光轴旋转a角时，反射像同方向旋转2a角。
五角棱镜
半五角棱镜
斜方棱镜
等腰棱镜
棱镜的展开
把棱镜的光轴截面沿着它的反射面展开，取消棱镜的反射，以平行玻璃板的折射代替棱镜折射的方法称为“ 棱镜的展开 “
(1)为了使棱镜和共轴球面系统组合后，仍能保持共轴球面系统的特性，必须对棱镜的结构提出一定的要求：
a.棱镜展开后玻璃板的两个表面必须平行 。
b.如果棱镜位于会聚光束中 ， 则光轴必须和棱镜的入射及出射表面相 垂直 。在平行光束中满足条件a即可
(2). 展开方法利用棱镜反射面的性质,将转折的光路拉直 。
即：按入射光线的顺序,以反射面为镜面,求其对称像,并依次画出反射棱镜的展开图。
棱镜展开后相当于一个平行平板，厚度就是反射棱镜的展开长度 或称 光轴长度（L）。
展开后应先找到棱镜限制光束的位置，再求尺寸，即棱镜通光光束的口径(D)。
光路计算中，棱镜等效平行平板的厚度L为棱镜光轴长度，设棱镜的通光光束口径为D，则
k 取决于棱镜的结构形式，与棱镜的大小无关，称为棱镜的结构参数 。
几种典型棱镜的展开
1.直角棱镜展开
L—棱镜的光轴长度， D—入射光束口径
二次反射时，L—棱镜的光轴长度，D —入射光束口径
2.道威棱镜展开
必须注意，这类棱镜因为光轴不垂直于棱镜面入射，故只能用在平行光束中
3.等腰棱镜展开
4.五角棱镜展开
N-BK7 产品介绍
N-BK7 广泛用于多种可见光和短波红外的应用场合，相较于其他同类玻璃，其优势主要体现在以下几个方面：
高性能，低成本
材料的一致性好
折射率的均一性高
应力双折射低
气泡与条纹度少
N-BK7的特质
光学材料的高品质体现在其均匀性上，更具体地说，整块玻璃的折射率 变化范围极窄。因此，用于高功率激光器和天文应用的光学玻璃尤其需要极高的均匀性。
N-BK7可以承受较低的转变温度，大多数低于550℃，能提高模具寿命并缩短压型时间。
会在模压温度范围内与模具材料的化学反应趋势低
有着严格的光学公差
可提供多种的玻璃尺寸
多种供应形式，可提供光学原材料，光学毛坯，光学零件等
N-BK7的应用
高能激光技术、测量技术
半导体行业
卫星技术、天文应用中的成像应用
N-BK7：
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。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N-BK7。
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。
