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直角棱镜是一种常见的光学元件，其横截面呈90度三角形，通常由高品质玻璃或其他透明材料制成。由于其能够高效反射和偏转光线，这种棱镜广泛应用于成像、激光系统和光束控制领域。本文将探讨直角棱镜的光学原理、制造工艺及其主要应用。


光学原理
直角棱镜由两个互相垂直的直角面（短边）和一个斜面（斜边）组成。当光线从其中一个直角面入射时，会在斜边发生全内反射（TIR），使光束偏转90°。如果斜边镀有反射膜（如铝膜或介质膜），即使不满足全内反射条件，棱镜仍可起到反射镜的作用。

关键特性：
光束偏转角度： 通常为90°，但可根据棱镜的摆放方式调整。
表面质量： 高精度棱镜的表面平整度可达λ/4或更高。
材料选择： K9、熔融石英等，紫外或红外应用则需特殊玻璃。
制造工艺与公差
直角棱镜的制造对精度要求极高，关键公差包括：
角度精度： 高端应用需控制在±3角分以内。
表面平整度： 激光系统中通常要求λ/4或λ/10。
镀膜选项： 可增透（AR）、金属反射或介质膜以优化性能。


应用领域
光束控制与折叠： 在光学系统中高效改变光路方向，避免显著能量损失。
成像系统： 用于潜望镜、双筒望远镜及天文望远镜，实现紧凑的光路设计。
激光系统： 在激光谐振腔和准直装置中提供稳定的光束偏转。
回射反射： 当光线从斜边入射时，可作为角反射器，使光束沿原路返回。


直角棱镜是光束调控、成像和激光技术中不可或缺的多功能光学元件。其高效性、紧凑性和适应性使其在工业与科研领域占据重要地位。随着镀膜技术和精密加工的发展，其在新兴光子学系统中的应用前景将进一步拓展。