一文了解反射镜的原理和种类组成
反射镜是一种利用光的反射定律工作的光学元件，它能够将光线从一个方向反射到另一个方向，即光线入射到镜子上时，入射角与反射角相等（θi = θr）。通过控制入射角和反射角，可以实现将光线引导到所需的位置。
反射镜的分类和组成主要基于其面型、形状、反射程度以及镀膜材料等多个方面，从面型上可以简单分为平面反射镜、球面反射镜、非球面反射镜，按照形态可以分为平面反射镜、直角棱镜反射镜、离轴抛物面反射镜、中空屋脊棱镜反射镜。从反射程度来分类又可以分为全反反射镜、半透半反反射镜（分束镜）；平面反射镜又可以细分为介质反射镜、激光线反射镜、超快反射镜、超级反射镜和金属膜反射镜；金属膜反射镜又细分为铝膜反射镜、金膜反射镜、银膜反射镜；
反射镜的分类
1. 按面型分类
平面反射镜：反射面为平面的反射镜，其反射面可以是前表面也可以是后表面。平面反射镜主要用于改变光的传播方向，它遵循光的反射定律，即光线入射到镜面上时，入射角与反射角相等。平面反射镜的主要特点是能够将光线以相同的角度反射回去，形成镜像效果。
球面反射镜：反射面为球面的反射镜，分为凸面镜和凹面镜两种。凸面镜使平行光线发散，凹面镜则使平行光线会聚到一点。球面反射镜在光学成像、聚光等方面有广泛应用。
非球面反射镜：反射面既不是平面也不是球面的反射镜，如抛物面镜、双曲面镜和椭球面镜等。这类反射镜在特定应用场合下具有独特的优势，如聚焦平行光束、准直点光源等。
形态分类
直角棱镜反射镜：
通常直角边镀增透膜，斜边镀反射膜。直角棱镜本身有较大的接触面积以及有45°，90°这样典型的角度，所以，和普通的反射镜相比， 直角棱镜更容易安装，对机械应力具有更好的稳定性和强度。它们是各类装置和仪器用光学件的最佳选择。
离轴抛物面反射镜：
离轴抛物面反射镜是表面反射镜，其反射表面是母抛物面中截取的一部分。利用离轴抛物面反射镜可以聚焦平行光束或准直点光源，其离轴设计可以使焦点从光路中分离出来。与透镜相比，使用离轴抛物面反射镜不会产生球差、色差，且不会引入相位延迟和吸收损耗，非常适用于飞秒脉冲激光器。
中空屋脊棱镜反射镜
中空屋脊棱镜反射镜是由两块直角棱镜和一块长方形基片构成，材质为Borofloat（由德国SCHOTT公司研制的特种高硼硅玻璃玻璃）。Borofloat材料具有极高的表面平整度和良好的光学性能，在整个光谱范围内具有优越的透光性和极低的荧光强度。同时直角棱镜斜面上镀有带金属保护层的银膜，在可见光和近红外波段都具有高反射率，两个棱镜的斜面相对放置，且二面角成90±10 arcsec。中空屋脊棱镜反射镜可以反射从外部入射到棱镜斜边的光，与平面反射镜不同之处是反射光线仍然和入射光线平行，避免了光束干涉的影响，比手动调节两个反射镜实现要精确。
3. 按反射程度分类
全反反射镜：反射率接近100%的反射镜，能够几乎完全反射入射光线。
半透半反反射镜（分束镜）：既反射又透射光线的反射镜，反射率和透射率可根据需要调整。这类反射镜常用于光学测量、光路分束等场合。
4.平面反射镜的分类
介质膜反射镜：
在光学元件表面镀多层介质膜，使得某一波段干涉叠加，从而增强反射率。介质膜反射率较高，可在宽波长谱区使用，膜没有对光的吸收，膜较硬不易受损，适用于多波长激光的光学系统。该类反射镜膜层较厚，角度敏感，成本较高。
激光线反射镜
激光线反射镜的基片材料为紫外熔融石英，其表面的高反射膜为Nd:YAG介质膜，采用电子束蒸镀和离子辅助沉积的工艺镀制而成。相较于K9材质，紫外熔融石英具有更好的均匀性和更低的热膨胀系数，使其特别适合应用于紫外到近红外波段，高功率激光和成像领域。常见的激光线反射镜的工作波长有266 nm、355 nm、532 nm和1064 nm四种，入射角度分为0-45°或45°两种，反射率高达97%以上。
超快反射镜
超快反射镜的基片材料为熔融石英，其表面的高反射膜为低群延迟色散介质膜，采用离子束溅射（IBS）的工艺镀制而成。熔融石英具有更低的热膨胀系数和极高的热震动稳定性，使其特别适用于高功率飞秒脉冲激光和成像领域。超快反射镜常见的工作波长范围有460 nm-590 nm、700 nm-930 nm、970 nm-1150 nm和1400 nm-1700 nm四种，光束从45°入射，反射率高达99.5%以上。
超级反射镜
超级反射镜通过在紫外熔融石英基底上镀多层折射率高低交替的介质反射膜制作而成，通过增加膜层数量提高反射率，可以使超级反射镜在设计波长处的反射率优于99.99%，适合用于反射率要求很高的光学系统。
金属膜反射镜
金属膜反射镜非常适用于宽谱光源光路偏转，其在宽谱范围内具有较高的反射率。金属膜在高湿度环境中很容易被氧化变色或脱落，因此金属膜反射镜一般在其表面镀一层二氧化硅保护膜，用于隔绝金属膜与空气直接接触，避免金属膜被氧化影响光学性能。
金属膜反射镜分类
1.铝膜反射镜
一般是在高精度抛光的平面基片上蒸镀铝膜，这类反射镜的使用不受光线入射角的限制。根据实际使用场景的不同，生产中会对铝膜反射镜做出细微的调整，如：只蒸镀铝膜的、为了防止损伤在铝膜上镀有保护膜的、为了提高在紫外波段反射率镀有保护膜的以及在平行平面基板上镀有保护膜的四种反射镜。从紫外到红外波段都有比较高的反射率（>90%)，光学膜层相对其他金属材料较为牢固。
2.金膜反射镜
金膜反射镜一般应用于近红外、红外宽谱区，在制备金膜反射镜时选用导热系数高、金膜附着力强和耐热性好的硅基基底或者浮法玻璃。实际使用的过程中金膜对红外、近红外的光线反射率很高，没有反射的光线会被金膜全部吸收，不会透过基板，金膜反射镜的强度和稳定性比银膜反射镜好。
银膜反射镜
银膜在可见光到红外波段都有不错的反射率。银膜反射镜与铝膜反射镜相比，在可见光到红外波段的反射率要更高一些；与介质膜反射镜相比，不会受光线入射角的影响。银膜与光学玻璃基片的附着力差，制备时会在银膜上再镀一层保护膜，延缓银膜氧化，增加其使用寿命。
反射镜的组成
反射镜主要由基底材料和镀膜层两部分组成。
1. 基底材料
常见的基底材料包括玻璃（如K9玻璃、熔融石英等）、紫外熔融石英等。这些材料具有良好的光学性能和机械强度，能够满足不同应用场景的需求。
基底材料的选择需要考虑其热膨胀系数、透光性、成本以及抛光容易程度等因素。
2. 镀膜层
镀膜层是反射镜的关键部分，决定了反射镜的反射率、稳定性和耐用性等性能。
镀膜层材料可分为金属材料和介质材料两种。金属材料如银、铝、金等具有较宽的反射光谱带和较高的反射率，但容易受损和氧化变色；介质材料如多层介质膜则具有较高的反射率和较低的吸收率，适用于特定波长的激光和成像领域。
镀膜层的沉积工艺包括电子束蒸镀、离子辅助沉积、离子束溅射等。这些工艺能够确保镀膜层与基底材料之间的良好结合和均匀性。
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