【常用光学元器件】光学元件的质量参数（1）
表面质量（Surface Quality）：
光学元件的表面质量主要描述了它的外观表现，特别是诸如划痕和凹坑之类的缺陷。这一类缺陷会导致局部的能量积累以及散射光的增加，某些光学元件对这些效应非常敏感。例如：
（1）用于成像的光学元件表面，这一类缺陷会大大影响成像质量；
（2）用于高功率激光光路中的光学元件，这一类缺陷会导致能量在局部的积累从而造成光学元件损坏。
表面质量最常用的评价标准为Scratch/Dig。其中Scratch可简单理解为镜片表面的划痕状瑕疵，具体表征为Scratch number，也就是瑕疵宽度的最大值；dig可简单理解为镜片表面的坑洼瑕疵，
具体表征为Dig number，定义为坑洼长度最大值和坑洼宽度最大值的均值。例如，表面质量为20/10意思是scratch也就是划痕状瑕疵的最大尺寸不超过20μm，dig也就是坑洼状瑕疵的最大尺寸不超过100μm。
图1. Scratch和dig的定义方式
下列为几种常见的表面质量等级：120/80：工业抛光等级；60/40：常用科研等级；40/20：激光应用等级；20/10：精密光学等级
表面平整度（Surface flatness）：
表面平整度是一种衡量光学元件表面平坦程度偏差的标准，对于反射镜、窗口、棱镜或透镜等来说都是相当重要的评价参数。表面平整度较差的光学元件会造成入射光的波前畸变，导致像差的产生，无论对于成像应用还是光路传输都将造成非常不利的影响，实验光路里如果混入一片平整度不达标的镜片，造成的畸变还会被后续的光路放大，变得更加难以消除。表面平整度一般用一种高质量、高精度的光学平面作为参考平面，利用干涉的原理来测量（目前比较常用的商用干涉仪产品为美国的Zygo干涉仪）。当测试光学元件的平面被放置在光学平面上时，由于干涉效应会看到干涉条纹出现，其形状决定了被检查光学器件的表面平坦度。如果条纹是等间距的平行直线条纹，那么被测试的光学表面至少与参考光学平面一样平坦；如果条纹是弯曲的，以两条虚线作为参照，这两条虚线一条与条纹中心相切，一条穿过同一条纹的端部，虚线之间的条纹数表示平整度误差。
图2. 表面平整度的定义
图3. Zygo干涉仪的测量界面
平坦度的偏差通常用波长（λ）作为单位来衡量，即测试源波长的倍数。一般定义一条条纹代表1/2λ，而我们常常看到有λ/4，甚至λ/20这样的参数，这种参数是通过考量条纹的曲率得到的。1λ的平整度被认为是最基本的等级，而 λ/4 的平面度被认为是普通精度等级，而λ/20被认为是高精度等级。这里需要注意一点，对于镀膜的光学元件来说，大多数厂商提供的产品所标明的表面平整度参数实际上是镀膜前的参数，也就是玻璃基底的表面平整度，而只有少数厂商能够对镀膜后的表面平整度进行保证（这是因为镀膜后表面平整度会受到影响，对于镀膜技术比较自信的厂商能够将这种影响降到最低）。大家选购时记得注意分辨或询问厂商，给出的平整度参数到底是镀前还是镀后。
