【光学基础技巧】反射镜调节方法
摘要：使用反射镜来实现光路的偏折，是光学领域的专业人员最为熟悉的技巧之一；而对于经验丰富的激光工程师和科学家，更是轻车熟路。但是作为刚踏入实验室或公司的初学者，未必会如履坦途。希望这篇文章能帮助初入门者快速领悟技巧，节省时间提高效率。
当年初入实验室，看到师兄师姐们调节光路之淡定从容，注目钦佩，心生羡慕。所幸，得长友点拨，数次尝试，几经波折，终领悟其中原理，so easy。
图一 光路调节入门级
图一是最简单的双镜定位结构，利用两片反射镜M1、M2决定一条确定光线AB的例子。一般情况下，在A、B处放置两个光阑来定位光路方向和位置，通过反复调节M1和M2，最终达成目标。但如何才能快速准确达到目的呢? 要点有两个：
1. 调节A和B两个光阑的距离尽可能的长，以此来提高调节的精度。
2. 第一个光阑A尽可能的靠近M2，这样大概一两个回合即可调好，大大提高了效率。
以上两个技巧所蕴含的原理：M2表面上光斑的中心位置以及M2的姿态唯一确定了光路的位置（近场）和方向（远场）。所有反射镜光路的调节都是基于这个原理。
那么，在复杂的大型光路中，还能再快速准确吗？答案是肯定的，接下来给大家介绍一种进阶方法。强烈推荐一款调光神器（非广告）：水平标线仪。这款调光神器最初也最常用于建筑工地，而现在亦成为高大上实验室的定海神针。水平标线仪的优点是避免了使用钢尺所具有的安全隐患（激光经金属表面的反射），从而达到确定光路的高度和水平位置到目的。
图二可看出，它发射自动水平和竖直的两条空间延展的激光线（左）或者几个水平竖直方向上的点（右）。一般会将其固定在三脚架上来调节高度。
图二 水平标线仪:线状（左），点状（右）
在光路的调节过程中，首先要将标线仪的水平线调节（三脚架或者升降台）到合适的高度(可以预先用直尺或者光阑确定)，竖直的标线透射到设计的方向（一般沿光学平台的孔中心），之后就可开启你自己的free style了。
也许会有人质疑，使用光阑作为每天的调节基准过于麻烦，有时甚至很难判断光束的中心，尤其是在真空和高能量下使用光阑简直就是不可能。对此，推荐尝试提高级别的光路调节办法：近远场成像法。如图三所示，基本原理并无二异，使用透镜L1和L2组成的成像系统将M2表面成像到CCD相机C1上，标定好光束的中心，以确定近场；利用CCD相机C2接收L1的焦点，以确定远场。至此，从M2出来的光束方向和位置唯一确定。实际使用过程中利用M1将光束中心调节到C1的指定位置，然后利用M2将光束中心调节到C2的指定位置，一个回合即可。
使用此方法的好处：
1. 光路的指向性变化可以实时的监测，不需要变动实际工作中的光路；
2. 与此同时，还可以搭配自动校准系统来实时的反馈和调节；
3. 适合真空条件下光路的调节和监测，但是需要搭配真空可调节旋钮；
4. 高端、大气上档次，适合炫耀！
关于搭建和使用技巧：
1. M2的表面必须严格成像在C1上，预先设计好成像系统，可将一张名片（或者成像卡）放于M2的表面，使用手电筒强光照射该物面，逐渐移动C1位置，直到得到清晰像；
2. C2必须位于焦点位置，焦点的质量无需太纠结，只明确中心即可；
3. 根据CCD的芯片尺寸确定L1和L2的焦距，使用正透镜，不然无法成像；
4. 就经济成本考虑，光路里面的透镜、分束镜和CCD相机以及分束镜无需太高质量要求；
5. 真空条件使用情况中，必须严格控制CCD通电的时间，避免相机会因为太热而损伤。
图三 光路调节提高级:近远场成像
谨以此文致敬中科院物理所的“激光怪”-马景龙老师！
马老师是激光技术和光学诊断的资深专家，欢迎大家关注其公众号【LaserGuy激光怪】
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