光学棱镜是一种透明的光学元件，其表面平坦且抛光，可以折射光线。最常见的棱镜类型是三棱镜，它有两个三角形底座和三个矩形或略呈梯形的表面。棱镜通常由玻璃或丙烯酸等材料制成。当光线以一定角度进入棱镜时，它会在穿过棱镜时发生折射或弯曲。光线的这种弯曲是由于光从一种介质（空气）进入另一种介质（棱镜的材料）时速度发生变化。折射程度取决于光线进入棱镜的角度和棱镜材料的折射率。

阿贝屋脊棱镜，又称阿米奇屋脊棱镜，是一种用于光学倒像和正像的棱镜。一种典型的用途是望远镜，如图 1 所示。阿贝屋脊棱镜是经典屋脊棱镜的改良版，通常用于双筒望远镜和其他光学设备中的紧凑直线光路。

阿贝屋脊棱镜由两个直角棱镜组成，斜边面粘合在一起。这种布置形成了一个屋顶状结构，光路弯曲 90 度，类似于标准屋脊棱镜。然而，阿贝屋脊棱镜的关键创新是在其中一个棱镜上增加了一个全内反射 (TIR) 表面，这样就可以在不倒置物体的情况下倒置图像。

 

图 1 望远镜中的阿贝屋脊棱镜

图 2 显示了阿贝屋脊棱镜的模型，该模型是在混合顺序和非顺序系统中设置的。棱镜配置为 ABBE_ROOF.POB。.POB 文件是多边形对象的预设模板。当选择相应类型的 .POB 文件时，唯一需要输入的是几何尺寸，如图 3 所示。

 

图2 阿贝屋脊棱镜的三维布局

 

图 3 非连续组件编辑器（POB 维度）

使用尺寸定义的棱柱对象，将非序列对象放置在具有正确定义出口位置的序列布局中，以形成混合模式。混合模式系统是包含非序列对象的序列系统。要通过这样的系统执行光线追踪，必须使用入口和出口端口来定义 NSQ 组的开始和结束，如图 4 所示。

 

图4 Zemax混合模式下棱镜的关键部件

图5为混合模式系统的透镜数据表，入瞳直径选择为瞳孔，均匀切趾取5mm，本系统中视场设置为0度和3度，如图6所示。

 

图5 混合模型的镜头数据编辑器

 

图6 混合模型的场设置

图 7 明确展示了光束在阿贝屋脊棱镜内的传播方式。入射光束通过其一个面进入阿贝屋脊棱镜。考虑通过棱镜较长的腿进入的情况。当光进入第一个棱镜时，它会在第一个空气-玻璃界面发生折射。棱镜通常由玻璃制成，折射会使光线向法线方向弯曲。阿贝屋脊棱镜的主要特征是在其中一个棱镜上引入了全内反射 (TIR) 表面。此 TIR 表面应用于第一个棱镜的斜边。当折射光束以大于临界角的角度遇到此 TIR 表面时，它会发生全内反射。内部反射的光束从 TIR 表面反射并转置到另一个棱镜。反射会反转光束的方向。

然后，光束进入第二个棱镜，并在第二个空气-玻璃界面处发生折射。这种折射使光线偏离法线。光线通过阿贝屋脊棱镜的一个面离开。对于望远镜和双筒望远镜，这种光线可能会继续穿过其他光学元件，然后到达目镜或观察器。阿贝屋脊棱镜中的反射和折射组合导致光路反转。这意味着望远镜或双筒望远镜形成的图像方向正确，适合地面观测。

 

图7 阿贝屋脊棱镜内部的光传播

关于阿贝屋脊棱镜的偏振调制，当将垂直偏振的琼斯矢量应用于入射光时，例如 [0,1]。图像平面中的偏振状态如下所列，来自偏振光瞳图。输出光为椭圆偏振。

 

图8 极化状态图

 

图9 全瞳孔偏振状态数据列表

需要注意的是，阿贝屋脊棱镜的几何形状和材料特性取决于您的具体设计要求。此外，熟悉 Zemax 的用户界面和功能（例如 .POB 模板、偏振光瞳图）对于高效建模和分析至关重要。