RP 系列激光分析设计软件 | 焦点和焦平面

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        在高斯光学中定义了各种类型的焦点。对于焦点的定义,不考虑光学系统中的真实光路,而只考虑光学系统外的光线,因为系统内部的光路可以被推测出来。

        为了定义前焦点,我们考虑输出光线(右侧)平行于光轴的情况。这里,我们可以推测输入侧(左侧)的光线,并发现它们在一点相交,这一点是(真实的)前焦点(见图1)。

图1:前焦点与后侧(=输出侧)的平行光线相关。光学输入被认为是在左侧。系统内的光线路径仅从外部光线路径推测。

        对于一个散焦系统(如图2),前焦点可以位于后面;这是一个虚拟的焦点。可能令人迷惑的是,即使它实际上位于后侧,但它被称为前焦点。

图2:对于散焦系统,前焦点可以位于后面

       后焦点是通过考虑输入光线(在左侧)平行于光轴的情况而获得的。通过再次推测出射光线,可以找到后焦点(图3)。

         对于离焦系统,后焦点可以是位于前侧的虚拟点。

        焦平面被定义为焦点所处的垂直于光轴的平面。

        任何光学系统都可以找到焦点和焦平面,除非是无焦光学系统。前焦距和后焦距由相应焦点距相应主平面的距离来定义。

        注意,实际的光束焦点不必在焦距位置处;当输入光束不平行时,它的位置是不同的。作为一个极端的例子,考虑显微镜物镜。它接收来自小物体的光,该物体靠近物镜的入口,通常离前焦平面不远。相应的光线在输出端几乎平行,因此不会在后焦点相遇。取而代之的是,像点会远离目标,甚至位于无穷远处。显然,两个焦平面不是共轭平面。

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