平凹柱面鏡只在一個方向聚焦而另一個方向沒有聚焦功能，和平凹透鏡的外形尺寸相似，但它圓柱的一部份可代替球面，柱面透鏡能把點光轉換成線光，且可用作產生激光的線性激光發生器。這種透鏡以同一尺寸放大所以它能拉伸成像，因此它能把光調焦成一個細縫或是聚光成一個線性掃描探測器。由于在傾斜和楔形方面有嚴格公差，和標準柱面透鏡相比，高品質成像透鏡將產生直線或是更好成像。
柱面鏡主要應用于改變成像尺寸大小的設計要求。例如把一個點光斑轉換成一條線斑，或者在不改變像寬度的情況下改變像的高度?？蓱迷诰€性探測器照明，條形碼掃描，全息照明，光信息處理，計算機，激光發射。光學柱面鏡在強激光系統和同步輻射光束線中也有著廣泛的應用,同時,對柱面鏡零件的要求也越來越高,尤其在大功率激光諧振腔的腔片和長距離線干涉儀等高精度測試儀器和裝置中。
柱面透鏡組成：
一個柱面和一個平面組成
1.正柱面透鏡
2.負柱面透鏡
柱面透鏡的軸與主子午線
1.柱面在與軸平行的方向上是平面
2.柱面在與軸垂直的方向上是圓形的，彎度最大
3.這兩個方向稱為柱面的兩條主子午線方向。
主子午線：
軸向子午線：與軸平行的子午線，在柱面上是平的，沒有彎度。
屈光力子午線：與軸垂直的子午線，在柱面上的圓形的，彎度最大。
柱面透鏡光學特性
1.光線通過軸向子午線 （圖中垂直方向）不會出現聚散度的改變。
2.光線通過屈光力子午線（圖中水平方向）會出現聚散度的改變。
注：凡與柱鏡軸成直角方向的平行投射光線，其屈折作用視凸柱鏡或凹柱鏡而異。
光線通過柱面透鏡，將形成一條焦線
焦線與軸向平行
柱鏡中間方向的屈光力
在柱鏡軸向與垂軸方向之間任意方向的屈光力計算公式：
θ為所求的子午線方向與柱鏡軸的夾角
柱面透鏡的表示方法
光學十字
表示：
柱面透鏡的兩條主子午線在水平和垂直方向上
垂直方向為軸向，屈光力為零
水平方向屈光力最大，為+3.00D
鍺的化學符號為Ge，原子數為32，原子量是72.64，是一種稀有的化學元素。鍺在化學元素周期表中的位置為第4周期，屬于IVA族元素（同屬IVA族元素的還有碳C、硅Si、錫Sn、鉛Pb、114號元素Uuq），他們在原子外層都有4個電子，高價都為+4價[1]。鍺的顏色是灰白色，性質是類金屬，質地硬、有光澤，是一種屬于碳族的稀有元素。鍺的化學性質和同在IVA族的硅Si以及錫Sn比較相似，都是不溶于水、鹽酸的物質，但是都溶于王水、濃硝酸和硫酸，在空氣中其中的性質比較穩定。
光學級鍺晶體(單晶和多晶)是目前紅外透射材料中應用最廣泛的材料之一。它具有寬的紅外透射波段(可在3~5μm和8~12μm兩波段使用),機械強度高,不易潮解,化學性能穩定等特點,因而是制作紅外光學透鏡和窗口的良好材料,多數用于熱像儀和低功率CO2激光器窗口。但在使用中,仍要求鍺晶體的直徑要足夠大,透過率要高以及折射率均勻性要好,成本要低。
K9（N-BK7）：
K9(H-K9L，N-BK7)是最常用的光學材料，從可見到近紅外（350-2000nm）具有優異的透過率，在望遠鏡、激光等領域有廣泛應用。H-K9L(N-BK7)是制備高質量光學元件最常用的光學玻璃，當不需要紫外熔融石英的額外優點（在紫外波段具有很好的透過率和較低的熱膨脹系數）時，一般會選擇H-K9L。
紫外熔融石英：
紫外熔融石英（JGS1，F_SILICA）從紫外到近紅外波段（185-2100nm）都有很高的透過率，在深紫外區域具有很高透過率，使其廣泛應用于紫外激光中。此外，與H-K9L（N-BK7）相比，紫外級熔融石英具有更好的均勻性和更低的熱膨脹系數，使其特別適合應用于紫外到近紅外波段，高功率激光和成像領域。
氟化鈣：
由于氟化鈣（CaF2）在波長180nm-8um之內的透射率很高（尤其在350nm-7um波段透過率超過90%），折射率低（對于180 nm到8.0um的工作波長范圍，其折射率變化范圍為1.35到1.51）因此即使不鍍膜也有較高的透射。它經常被用做分光計的窗口片以及鏡頭上，也可用在熱成像系統中。另外，由于它有較高的激光損傷閾值，在準分子激光器中有很好的應用。氟化鈣與氟化鋇、氟化鎂等同類物質相比具有更高的硬度。
氟化鋇：
氟化鋇材料從200nm-11um區域內透射率很高。盡管此特性與氟化鈣相似，但氟化鋇在10.0um 以后仍有更好的透過，而氟化鈣卻是直線下降的；而且氟化鋇能耐更強的高能輻射。然而，氟化鋇缺點是抗水性能較差。當接觸到水后，在500℃時性能發生明顯退化，但在干燥的環境中，它可用于高達800℃的應用。同時氟化鋇有著優良的閃爍性能，可以制成紅外和紫外等各類光學元件。應當注意：當操作由氟化鋇制作的光學元件時，必須始終佩戴手套，并在處理完以后徹底清洗雙手。
氟化鎂：
氟化鎂在許多紫外和紅外應用中備受歡迎，是200nm-6um波長范圍內應用的理想選擇。與其它材料相比，氟化鎂在深紫外和遠紅外波長范圍尤其耐用。氟化鎂是一種強力的材料，可用于抵抗化學腐蝕、激光損傷、機械沖擊和熱沖擊。其材質比氟化鈣晶體硬，但與熔融石英比較相對較軟，并且具有輕微的水解。它的努氏硬度為415，折射率為1.38。
硒化鋅：
硒化鋅在600nm-16um波段內具有很高透過率，常用于熱成像、紅外成像、以及醫療系統等方面。而且由于硒化鋅吸收率低，特別適用于大功率CO2激光器中。應當注意：硒化鋅材料相對較軟（努氏硬度為120），容易擦花，建議不要用于嚴酷環境。在手持、以及清潔時要加倍小心，捏持或擦拭時用力要均勻，最好帶上手套或橡膠指套，以防玷污。不能用鑷子或其它工具夾持。
硅：
硅適合用于1.2-8um區域的近紅外波段。因為硅材料具有密度小的特點（其密度是鍺材料或硒化鋅材料的一半），在一些對重量要求敏感的場合尤為適用，特別在3-5um波段的應用。硅的努氏硬度為1150，比鍺硬，沒有鍺易碎。然而，由于它在9um處有強的吸收帶，因此并不適合用于二氧化碳激光器的透射應用。
鍺：
鍺適合用2-16um區域的近紅外波段，很適合用于紅外激光。由于鍺具有高折射率、表面最小曲率和色差小的特性，在低功率成像系統中，通常不需要修正。但是鍺受溫度影響較為嚴重，透過率隨溫度的升高而降低，因此，只能在100℃以下應用。在設計對重量有嚴格要求的系統的時候要考慮鍺的密度(5.33g/cm3)。鍺平凸透鏡采用精密金剛石車床車削表面，這一特征使其非常適合于多種紅外線應用，包括熱成像系統、紅外線分光鏡、遙測技術和前視紅外（FLIR）領域中。
CVD 硫化鋅：
CVD ZnS是除金剛石外，唯一透射波段覆蓋可見光到長波紅外，全波段乃至微波波段的紅外光學材料, 是目前最重要的長波紅外窗口材料(既可用作高分辨率紅外熱像系統的窗口和透鏡，也可用作“三光合 一”光窗、近紅外激光/雙色紅外復合光窗等先進軍事用途。
可見光
指能引起視覺的電磁波?？梢姽獾牟ㄩL范圍在0.77～0.39微米之間。波長不同的電磁波，引起人眼的顏色感覺不同。0.77～0.622微米，感覺為紅色；0.622～0.597微米，橙色；0.597～0.577微米，黃色；0.577～0.492微米，綠色；0.492～0.455微米，藍靛色；0.455～0.39微米，紫色。
紅外光譜（infrared spectra）
指以波長或波數為橫坐標以強度或其他隨波長變化的性質為縱坐標所得到的反映紅外射線與物質相互作用的譜圖。按紅外射線的波長范圍，可粗略地分為近紅外光譜（波段為0.8～2.5微米）、中紅外光譜（2.5～25微米）和遠紅外光譜（25～1000微米）。對物質自發發射或受激發射的紅外射線進行分光，可得到紅外發射光譜，物質的紅外發射光譜主要決定于物質的溫度和化學組成；對被物質所吸收的紅外射線進行分光，可得到紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結構決定的獨有的紅外吸收光譜，它是一種分子光譜。分子的紅外吸收光譜屬于帶狀光譜。原子也有紅外發射和吸收光譜，但都是線狀光譜。
紫外光譜
紫外光譜是分子中某些價電子吸收了一定波長的電磁波，由低能級躍近到高能級而產生的一種光譜，也稱之為電子光譜。目前使用的紫外光譜儀波長范圍是200~800nm。其基本原理是用不同波長的近紫外光（200~400nm）依次照一定濃度的被測樣品溶液時，就會發現部分波長的光被吸收。如果以波長λ為橫坐標（單位nm），吸收度 （absorbance）A為縱坐標作圖，即得到紫外光譜（ultra violet spectra，簡稱UV）。
表面光潔度的定義及檢測
表面光潔度、表面粗糙度和表面平整度是三個容易相互混淆的概念。表面光潔度從嚴格意義上來說是表面粗糙度的另一稱法，但這兩者的概念還是有所區別。表面光潔度是基于人的視覺所提出來的概念，而表面粗糙度是由于元件在加工的過程中刀具與元件表面摩擦或高頻振動在光學元件表面形成微觀幾何形狀來定義的。由于光學元件表面粗糙度計算比較復雜，因此，借助光源使用肉眼觀察光學元件的光潔度更直觀的來檢測光學質量。
隨著精密激光技術的不斷發展，對表面光潔度的要求越來越高。尤其在高功率激光系統中，光學元件的表面質量是限制其進一步發展的重要因素之一。光學元件表面質量的好壞會直接影響整個光學系統的性能，想要使光學儀器設備能更高效地工作，不僅要在加工時注意光學元件的表面質量，還要做好對成品元件的檢測工作，因此如何更好地檢測光學鏡片光潔度將成為重要指標之一。
一、表面光潔度檢驗方法
1、中國標準規定，檢驗時應以黑色屏幕為背景，光源為36V、60W~108W的普通白熾燈泡，在透射光或反射光下用4×~10×放大鏡觀察。
2、俄國標準規定，檢驗時光源為60W~100W的普通白熾燈泡，在透射光或反射光下觀察。檢驗像面附近的光學表面時應采用不小于6×放大鏡，檢驗Ⅰ~Ⅲ級的光學表面時應采用不大于6×放大鏡，檢驗低于Ⅳ級的光學表面時不采用放大鏡。
3、美軍標準規定，方法1：檢驗時以磨砂玻璃為背景觀察零件，光源為40W的日光燈，放在玻璃后面3cm
處。玻璃正面放2根以上的無光澤橫條與玻璃接觸；橫條約占玻璃面積一半；方法2：40γ的日光燈的燈光透過磨砂玻璃后再透過零件，借助零件表面散射光觀察疵病。觀察時應以黑色為背景。
二、表面光潔度的定義及判定方法
表面缺陷標準：根據美國軍方標準《MIL-O-13830B》，用兩組數字表示表面缺陷大小。例如40-20，前者限制劃痕大小，后者限制麻點大小。道子、亮路、傷、擦痕都統稱為劃痕。斑點、坑點、點子 都稱為麻點。規定長與寬的比大于4：1的為劃痕；長與寬的比小于4：1的為麻點。
當元件的不同區域表面光潔度要求不一樣時，計算等效直徑應以區域進行，即表面質量要求高的內區域其等效直徑以內區域為準（如有效孔徑的區域）；表面質量要求低的外區域計算為整體元件的等效直徑。
表面粗糙度對零件的影響主要表現在以下幾個方面：
1、影響耐磨性。表面越粗糙，配合表面間的有效接觸面積越小，壓強越大，摩擦阻力越大，磨損就越快。
2、影響配合的穩定性。對間隙配合來說，表面越粗糙，就越易磨損，使工作過程中間隙逐漸增大；對過盈配合來說，由于裝配時將微觀凸峰擠平，減小了實際有效過盈，降低了連接強度。
3、影響疲勞強度。粗糙零件的表面存在較大的波谷，它們像尖角缺口和裂紋一樣，對應力集中很敏感，從而影響零件的疲勞強度。
光圈，PV，rms，這幾個詞在光學加工中經常遇到，但不同的人有不同的理解，甚至同一個公司的人都難以達成一致的理解．
一般評價表面面形主要有三種，光圈 局部光圈；干涉儀計算得到的 pv rms； 還有就是ISO10110-5里面的一些指標
光圈理解為參考和被測之間的半徑差：
樣板法時 不管是平面樣板還是球面樣板，如果成圈了，那么個圈（一個條紋間隔）代表0.5個波長面形，如果干涉儀測時，如果成圈，那么分兩種情況，測平面時可以從單幅干涉圖得到光圈，但測球面時，是無法測到光圈的，就是說，干涉儀測球面時是測不出光圈的，要想得到球面的半徑差，需要配以測長裝置。因為干涉儀的標準球面鏡只提供標準球面波，而這個球面波是任意半徑的，而樣板法標準球面，提供一個半徑固定的標準球面。
上面說的是N
第二就是像散差了，他表示光學表面和參考表面之間兩個互相垂直方向上光圈數不等所對應的偏差，兩個方向的N相減，還要看光圈的符號
比如，橢圓形狀像散時，兩個方向N符號是相同的，馬鞍形狀像散時，兩個方向N符號是相反的
局部光圈
就是局部不規則度 所對應的局部偏差。主要看局部條紋偏移量和理想條紋間隔之間的比值。
干涉儀一般測量后得到的是PV值和rms值，pv值對應的是波面 峰值和谷值之間的差，或者認為和塌邊和翹邊指和，而局部光圈呢，是塌邊和翹邊之間的最大值。單單用pv值來評價有時候很不客觀。rms是一種統計量，主要是看波面的變化緩慢，rms值反映波面可能更客觀。
ISO 10110-5里面把干涉儀得到的波面分成 sag 和 IRR（不規則度），IRR有分為旋轉對稱和非旋轉對稱。其中對于平面來講，sag對應于半徑差，和光圈有點像，也對應于power值（只是接近），IRR 就是扣除sag后的波面，和局部光圈有點像。上面說了干涉儀測不出球面光學元件的光圈，所以干涉儀測球面只能得到IRR，要想得到sag可以通過配以測長裝置，或者用球徑儀測，然后輸入參考半徑和比較半徑，就可以算出。
PV鏡片表面上凸凹不平的最高點和最低點的差值，而irregularity是局部光圈吧，我們考量某鏡片的局部光圈數是同一條干涉條紋不規則部分偏離規則部分的比值，但它不一定是最高點和最低點的差值，肯定小于等于！
光圈不滿一個時,大概可分為兩種,一種是光圈變成直線了,我們習慣稱其為零個光圈.
另一種是成弧線的,我們習慣稱其為半個光圈.
光圈：鏡片和樣板放在一起的時候會形成干涉條紋，成圓環形。圓環的個數既是光圈數。
PV：鏡片表面上最高點和最低點的差值。RMS：鏡片表面上那些坑坑包包差值的平均值。
光學鍍膜概念及原理
鍍膜是用物理或化學的方法在材料表面鍍上一層透明的電解質膜，或鍍一層金屬膜，目的是改變材料表面的反射和透射特性，達到減少或增加光的反射、分束、分色、濾光、偏振等要求。常用的鍍膜法有真空鍍膜(物理鍍膜的一種)和化學鍍膜。光學零件表面鍍膜后，光在膜層層上多次反射和透射，形成多光束干涉，控制膜層的折射率和厚度，可以得到不同的強度分布，這是干涉鍍膜的基本原理。
光學薄膜分類：
增透膜：硅、鍺、硫化鋅、硒化鋅等基底較多，氟化物較為少見。
單波長、雙波長、寬帶
反射膜：分介質與金屬反射膜，金屬反射膜一般為鍍金加保護層。
半反射、單波長、雙波長、寬帶
硬碳膜 :也叫DLC膜，一般鍍在硅、鍺、硫系玻璃外表面，做保護/增透作用， 產品另一側一般要求鍍增透膜。
分光膜 :有些要求特定入射角情況下，可見光波段反射，紅外波段透過，多用于光譜分析中。
45度分光片、雙色分束、偏振分束片&棱鏡
濾光膜：寬帶、窄帶
激光晶體膜：YAG/YV04/KTP/LBO/BBO/LIND03
紫外膜-增透：193/248/266/308/340/355,鋁反射180-400nm
紅外膜：CO210.6UM/YAG2940NM/SI&GE&ZNSE&ZNS
增透膜波長選擇表
標準可見光增透膜曲線
標準紅外光增透膜曲線
高反射膜
金屬鏡(Metallic Mirror)
成本較低，反射波段較寬。
一般用于反射率要求不是特別高，但是波段很寬的應用。
因為存在部分吸收，因此限制了其在激光領域的應用。
全介質反射鏡(Dielectric HR coatings )
成本較高，反射波段較窄。
反射率可以做到很高。
反射波段范圍有限，如加大反射波段范圍，膜層鍍制難度將提高。
膜層較厚，應力較大，存在膜層脫落風險。
鍍膜基片
指在什么材質上鍍膜?；淄鞘褂铆h境和用途決定。常見的鍍膜基底選擇？ 如氣體分析保護金多用氟化鈣基底，普通反射鏡用浮法玻璃，激光腔鏡用硅基底，紅外濾光片多用硅鍺，可見及近紅外多是玻璃，無氧銅多是鎳和金等。
氟化鈣，氟化鋇，氟化鎂，藍寶石，鍺，硅，硫化鋅，硒化鋅，硫系玻璃，N-BK7,熔融石英等
鍍膜材料
附著在基底上的起到透射，反射，分光等作用的材料，可能是光學材料如硫化鋅、氟化鎂等，也可能是金屬，如鋁金等。目前成熟大批量光學鍍膜材料多是顆粒狀或是藥片狀，也有整塊晶體鍍膜靶材；金屬鍍膜材料多是絲及塊狀；基底，用途，和鍍膜指標決定用什么鍍膜材料。
鍍膜工序和設備
清洗設備：
超聲波清洗機：指清洗和烘干一體化的，可直接裝盤鍍膜。同時這個機器必須在潔凈空間使用；
光學鏡片的超聲波清洗技術
在光學冷加工中，鏡片的清洗主要是指鏡片拋光后殘余拋光液、黏結劑、保護性材料的清洗；鏡片磨邊后磨邊油、玻璃粉的清洗；鏡片鍍膜前手指印、口水以及各種附著物的清洗。
傳統的清洗方法是利用擦拭材料（紗布、無塵紙）配合化學試劑（汽油、乙醇、丙酮、乙醚）采取浸泡、擦拭等手段進行手工清擦。
這種方法費時費力，清潔度差，顯然不適應現代規?；墓鈱W冷加工行業。這迫使人們尋找一種機械化的清洗手段來代替。于是超聲波清洗技術逐步進入光學冷加工行業并大顯身手，進一步推動了光學冷加工業的發展。
超聲波清洗技術的基本原理，大致可以認為是利用超聲場產生的巨大作用力，在洗滌介質的配合下，促使物質發生一系列物理、化學變化以達到清洗目的的方法。
當高于音波（28～40khz）的高頻振動傳給清洗介質后，液體介質在高頻振動下產生近乎真空的空腔泡，空腔泡在相互間的碰撞、合并、消亡的過程中，可使液體局部瞬間產生幾千大氣壓的壓強，如此大的壓強使得周圍的物質發生一系列物理、化學變化。
工藝流程：
等離子增強化學氣相沉積 (PECVD)：
是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學活性很強，很容易發生反應，在基片上沉積出所期望的薄膜。因為利用了等離子的活性來促進化學反應，PECVD可以在較低的溫度下實現
等離子輔助氣相沉積
目前DLC膜常用制備方法。采用射頻技術（RF-PACVD）將通入的氣體（丁烷、氬氣）離化，在極板自偏壓（負）的吸引下，帶正電的粒子向基板撞擊，沉積在基板表面。
