光学微理论:什么是“光学扩展量”?
2021-11-02
来源:光电资讯
关键词:
非成像光学
非成像光学是光学领域一大重要分支,光学扩展量是非成像光学中的重要概念,用于描述具有一定孔径角和截面积的光束的几何特性。
在非成像光学理论中,光学扩展量是描述光束几何特性的参数,通常用字母U表示。可被理解为光束通过的横截面积与其空间立体角的积分,如下式:

式中:n为介质的折射率,θ为单位面积dA的法线与单位立体角中心轴之间的夹角。
可将系统的总光通量表述为:

在不考虑损耗的光学系统中,光束的光学扩展量是守恒的。在现实的光学系统中,光学扩展量遵循热力学第二定律,即光学扩展量不会变小,只会保持不变或者变大。
在进行光学设计的过程中,很好的匹配了光学元件的光学扩展量,光能利用率将会得到保证。若入射光的光学扩展量小于等于系统中的光学扩展量,那么光束可以全部通过而不出现能量损失。
因此,光源的光学扩展量尽量比光学器件的小,且越大光学扩展量的光学器件应越远离光源。

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