光学仪器或光学制造可以离不开对光学透镜的研究和讨论。特别是——光刻机，这个目前信息时代最受关注的工业机床，其实就是一个超精密光学系统，里面还包含了大家非常熟悉的镜头。那么你知道这些系统中广泛使用的光学镜头是如何制作的吗？
灯及其应用
光究竟是什么？我们如何使用和控制光线？让让我们先来看看这些基本问题。
日出、日落、大海、星辰、浩瀚的宇宙、奇妙的大自然，我们都是通过光来认识它们的。跟随光的脚步，我们经历了日出的壮丽，闪电的展示，宇宙的壮丽。因为有光，我们才能感受世界，记录生活。
光是一种电磁波。1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人对电磁现象研究的基础上，建立了完整的电磁波理论。他得出电磁波存在的结论，并推断电磁波的传播速度与光相同。1887年，德国物理学家赫兹通过实验证实了电磁波的存在。然后在1898年，马可尼进行了多次实验，不仅证明了光是电磁波，还发现了更多形式的电磁波。它们的本质完全相同，但波长和频率却大相径庭。
还有爱因斯坦光电方程(图片来自网络)
光的双缝干涉现象(图片来自网络)
1905年，爱因斯坦提出光电效应的光量子解释，人们开始意识到光波具有波和粒子的双重性质。1924年，德布罗意提出了物质波，并认为所有的物质，像光一样，都具有波粒二象性。在经典意义上，光既不是粒子，也不是波。光子是客观存在的，取决于观察者。有时表现为粒子性，有时表现为波动性，这就是光的波粒二象性。
光的应用场景(图片来自网络)
光具有携带信息和能量的特性。它的存在贯穿于我们的学习、生产、生活和科研之中，是我们认识世界、改造世界的重要媒介和工具。信息/光感知包括：视觉、望远镜(视觉的宏观延伸)、显微镜(视觉的微观延伸)、光子计算机、光量子隐形传态、光纤通信；能量/光加工包括：太阳能电池、光学聚焦核聚变技术、生物能(光合作用)激光武器、光盘读写激光头、光刻技术、激光切割(加工)技术。
光的获取和光功率的操纵取决于光子和相应光学元件之间的相互作用。今天我们就沿着光足迹简单讨论一些光学制造的东西。
二、光学制造技术有哪些？
最早由文物支撑的光学镜片应该是剑，一种盛水的器皿，作为镜子使用。后来演变成了铜镜。这可能是最早的光学设备大面积使用。《墨经》年记载了中国古代最早的光学现象，晋代《博物志》年记载了用冰作为凸透镜聚集太阳光。近代以来，伽利略于1609年制作了双透镜望远镜，被公认为光学系统的新起点。此后，天文光学不断推动人类人类对浩瀚宇宙的认识，也极大地促进了光学制造技术的发展。几乎每一种新的天文仪器的发展都对应着新的光学制造技术的进步。
铜镜(图片来自网络)
消防聚光灯(图片来自互联网)
伽利略和他的望远镜(图片来自互联网)
一般来说，制造不仅包括加工部分，还包括测量部分。本文仅限于讨论研磨玻璃，而且只涉及加工。
光学处理的现代应用可以说是从伽利略才开始的年代时期，但光学加工的一般方法起源于人的生命。石器时代出土的工具是在没有更坚硬、更精确的工具时，通过相互摩擦和研磨制成的。光学处理是类似的。
在光学加工中，采用凹凸双工件和刀具，两者之间用细磨磨石，相互移动，不断迭代检查，实现光学元件所需轮廓的加工。工件和模具之间的相互压力、相对运动和磨料的磨削能力直接关系到加工能力。
光学加工技术发展史(自制图片)
伽利略美国时期始于全手工加工。随着机器的逐渐普及，简单的电机驱动部分已经取代了人工动作，但原理几乎相同。手工加工技术是相对运动的稳定性和压力取决于加工者的技巧。半自动传统加工技术实现了与机床运动的基本稳定，但加工压力不均匀。现在，这项技术仍然在广泛的班级中应用。
高速折边抛光技术和注射成型技术是日本随着消费光学尤其是数码相机的普及而发展起来的大型光学元件制造技术。摆动式高速抛光技术，利用机械结构实现压力的稳定，进而实现低精度光学镜片的高速制造。注塑技术本质上是一种模具复制技术，模具加工是一种精密机械加工。
数控加工技术是利用计算机控制磨具，通过磨削过程的线性控制实现大口径光学零件加工的制造技术。主要用于大口径望远镜零件的加工。近20年来，能量束的超高精度光学加工技术也得到了发展，主要是指利用等离子体、磁流体、射流等非固体工具的确定性光学加工技术。一般可以实现精度优于纳米精度的光学元件制造。
传统光学加工技术
传统的光学加工大致可以分为几个阶段：粗磨、研磨和抛光。主要是根据不同精密时期应用的磨粒厚度来划分。一般是工件主轴旋转，顶针带动模具来回摆动，抛光液在镜片和抛光模具之间流动，实现镜片的光学加工。主要缺点是磨削压力控制不均匀，零件精度难以控制，对加工者技术要求高。
传统光学处理技术(图片来自网络)
很久以来伽利略时代望远镜主要是折射式望远镜，光学元件主要是镜片，这是加工方法。
石开折射望远镜(图片来自互联网)
高峰期，史望远镜建于1897年，望远镜直径为102厘米。由于色差的影响，折射望远镜的发展是不可持续的。
光线的色差(图片来自网络)
色差，简单来说就是颜色的差异，是以多色光为光源时产生的。不同波长的光有不同的颜色，通过镜头时折射率也不同，这样物方的光斑就可能在像方形成色斑。色差图像在任何位置观察，都有色斑或光晕，使图像模糊。
牛顿和他的反射式望远镜(图片来自网络)
反射式望远镜最早由牛顿于1668年和卡尔塞格林于1672年提出，后来分别命名为牛顿望远镜和卡尔塞格林望远镜。这种结构主要是用反光板代替镜片，避免了色差的问题。但是反射镜主要是非球面的，对于加工来说是一个很大的挑战。德国音乐家和天文学家威廉赫歇尔于1873年开始制作反射式望远镜。从20世纪到20世纪70年代，许多太空望远镜都是手工制造的，遵循的简单原则是哪里高，就把它扔掉。
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