请教下大家，光学系统的衍射极限怎样理解

Lovecare123go

尤其是在设计透镜的时候，经常听到有人提到这个词，小白不懂

Decade

衍射极限是指在一定条件下，无法进一步提高光学系统图像分辨率的极限。这个极限与光的波长和光学系统的结构有关。具体来说，如果两个点之间的距离小于衍射极限，光学系统无法将其分辨成两个不同的点，而只能看做是一个点或模糊的斑点。衍射极限的理解可以从光的本质出发。光是一种波动现象，当它通过光学系统时，会受到衍射的影响而产生干涉现象。这种干涉会影响到图像的分辨率，使得光学系统无法再分辨比衍射极限更小的细节。因此，要提高图像分辨率，需要采用一些特殊的技术或器材，如超分辨显微技术、高分辨率透镜等。

Lovecare123go

感谢，如果一个透镜的参数确定了，那么衍射极限也是一个固定值吗

姚xinjian

F数和主波长确定了，那么系统的极限就确定了。

诺兮

系统的衍射极限实际就是只考虑系统对光源的孔径（空间）限制时的理论分辨率。比较通俗的理解的话，一个物点通过一个无穷大的透镜成像（在无像差时）成为一个理想像点，但是实际上这个透镜的口径没那么大，那么超出孔径的部分光将被丢失，而这部分光掌管的是图像“细节”，此时理想像点将会弥散开，变成一个斑。如果学过傅里叶变换的话，那就是物平面的一个冲击函数，可以等效看成无数个正弦函数叠加，经过有限口径后丢失高阶正弦函数，再在像面叠加后就不是冲击函数了。

Lovecare123go

诺兮 发表于 2023-5-31 14:45
系统的衍射极限实际就是只考虑系统对光源的孔径（空间）限制时的理论分辨率。比较通俗的理解的话，一个物点 ...

比喻的很形象，理解了

西光光设计

就是因为波粒二象性，任何物质都不光只有粒子性，还有波动性。根据小孔的弗朗合肥还是菲尼尔衍射公式，可以得到艾里斑公式，艾里斑就是衍射极限，物空间的点，不经过透镜就还是一个点，一旦经过有限大小的物体（比如透镜），就会发生衍射，像点不再是点，而是艾里斑。所以，波长越小，近轴F数（对应实际边缘光线）越小，艾里斑半径越小，则能分辨艾里斑大小的像点就更小。这也是光刻机还有显微镜的还有好多镜头提高分辨率的源头。除了这个，还有共聚焦技术，在像面上放一个小孔，让像斑更小了，缩小了30%。

yole

激光切割头或焊接头光路设计，最终需要在像面上聚焦成一个斑点，也需要优化衍射极限吗？未达到衍射极限，会有什么问题？

laohan

简单来说，因为衍射效应的存在，光学系统成像分辨率必定存在一个极限，可以理解为光通过孔径发生衍射而弥散的程度，当然，由于各种因素存在，实际光学系统很难达到极限，设计过程需要优化使得它接近这个值

yole

可不可以这样理解，激光切割头的光路需要达到衍射极限，因为光斑清晰，能量集中，切割的断面才能清晰稳定；焊接头不需要清晰的断面，并且特定情况下还需要光斑变大，增大激光能量聚焦的面积，用于预热焊缝周围，避免熔渣飞溅，所以，对衍射极限要求没有么高？