Hogyan válasszuk ki a megfelelő egyedi optikai prizmát a projekthez

Rossz prizma geometria. Nem egyező törésmutató. Bevonat, amely az Ön működési hullámhosszán lebomlik. Ezen hibák bármelyike ​​kompromittálhatja az egész optikai rendszert – és egyedi optikai prizmák esetén a hibahatár lényegében nulla. Íme egy gyakorlati keret a rendelés leadása előtti megfelelő híváshoz.

Kezdje az optikai funkciójával, ne az alakjával

A mérnökök leggyakoribb hibája a prizmageometria vezet. A helyes kiindulópont az optikai feladat: sugarat irányítasz át, képet invertálsz, hullámhosszon osztod fel a fényt, vagy kollimálod a fényvezető kimenetét? Minden függvény egy adott prizmacsaládra van leképezve.

• A nyaláb eltérítése (90°): A derékszögű prizmák teljes belső visszaverődést használnak a fény visszairányítására tükörbevonat nélkül – ideálisak a lézeres igazításhoz és a kompakt műszerek kialakításához.
• Kép megfordítása oldalirányú eltolás nélkül: A Dove prizmák a prizma saját elfordulási szögének kétszeresével forgatják el a képet, amelyet széles körben használnak forgó optikai egységekben és endoszkópos rendszerekben.
• Álló kép távcsőben és távolságmérőben: A Porro és a tetőprizmák (pl. Amici) egyszerre hajtják be az optikai utat és javítják a kép tájolását, így kompakt, nagy fókusztávolságú műszereket tesznek lehetővé.
• Spektrális diszperzió: Az egyenlő oldalú és a Pellin-Broca prizmák szögpontossággal választják el a hullámhosszokat, ami elengedhetetlen a spektrométerekhez és a hullámhosszválasztókhoz.
• Könnyű homogenizálás és vezetés: A fényvezető blokkok egyenletesen osztják el és keverik a megvilágítást – ez a kivetítők, a HUD-k és a gépi látómegvilágítók kritikus eleme.

Miután lezárta az optikai funkciót, a geometria természetesen követi. A funkció katalógusformából történő visszafejtésének kísérlete olyan kompromisszumokhoz vezet, amelyek az egész rendszert kísértik.

Anyagválasztás: A döntés, amelyet nem lehet visszavonni

Az anyag meghatározza a törésmutatót, az átviteli tartományt, a termikus viselkedést és a mechanikai tartósságot – mindezt egyszerre. Az egyedi optikai prizmák három legelterjedtebb hordozója külön alkalmazási borítékkal rendelkezik:

A BK7 a költségérzékeny látható fényű alkalmazások alapértelmezett beállítása. Az olvasztott szilícium-dioxid akkor válik szükségessé, ha a rendszere az UV sávban működik, vagy ha a termikus gradiensek eltolják a fókuszt egy BK7 elemben. A Sapphire prémium kategóriájú, de keménysége (Mohs 9) és a középső infravörös tartományba mélyen benyúló átviteli ablaka – így a megfelelő választás védelmi érzékelőkhöz, ipari lézerablakokhoz és bármilyen kopásnak kitett felülethez. -val párosított alkalmazásokhoz precíziós optikai ablakok ugyanazon az optikai úton , a szubsztrátumcsaládok összeillesztésével elkerülhető a rendszerszintű hőtágulási eltérés.

Tűrések: adja meg, mire van valójában szüksége

A tűréshatárok túlzott megadása drága. Aluldefiniálásuk katasztrofális. A legfontosabb paraméterek, amelyeket le kell szögezni bármely egyedi optikai prizmarendeléshez:

• Szögtűrés: A normál műhelymunka ±3 ívpercig tart. A precíziós munka eléri a ±30 ívmásodpercet. A csúcskategóriás lézer- és metrológiai prizmákhoz ±1 ívmásodperc szükséges – ami hosszabb átfutási időt és magasabb költségeket jelent. Csak azt adja meg, amit a rendszerhiba-költségvetés ténylegesen igényel.
• Felületi síkság: A teszt hullámhosszának (λ) törtrészeként fejezzük ki. A λ/4 a legtöbb képalkotó alkalmazást lefedi; λ/10 vagy λ/20 szükséges az interferometrikus vagy hullámfront-érzékeny rendszerekhez.
• Felületi minőség (karcolás-ásás): A 60-40 a legtöbb hangszerhez elfogadható. A lézersérülési küszöbalkalmazásokhoz és a tükröződésmentes bevonattal ellátott felületekhez gyakran 20-10 vagy több szükséges.
• Átvitt hullámfront hiba (TWE): A koherens sugárútvonalakon belüli prizmák esetében a TWE (jellemzően λ RMS-ben van megadva) az irányadó mérőszám – közvetlenül a rendszer teljesítményéhez kötődik, mint önmagában a felületi alakzathoz.

A házon belüli interferometrikus vizsgálattal rendelkező beszállító a szállítás előtt ellenőrizheti a TWE-t; mindig kérjen tesztjelentést, különösen a bemenő prizmák esetében prizmákat precíziós optikai lencsékkel kombináló rendszerek .

Bevonatok: Az utolsó 5%, ami mindent megváltoztat

A bevonat nélküli BK7 felület a beeső fény körülbelül 4%-át veri vissza interfészenként. A két fénytörő felülettel rendelkező derékszögű prizma közel 8%-ot veszíthet, mielőtt egyetlen visszaverődés bekövetkezne. Az anti-reflexiós (AR) bevonatok ezt felületenként 0,5% alá csökkentik a megadott sávban – ez jelentős nyereség minden átviteli szempontból kritikus rendszerben.

Az AR-bevonatokon túl a prizmán belüli fényvisszaverő felületeknek fokozott alumínium- vagy aranybevonatra lehet szükségük, ha a teljes belső visszaverődésre nem lehet számítani (például ha a sugárzási szög a TIR-kúpon kívül esik). A nagy teljesítményű impulzusos rendszerekben kötelező a lézerkárosodásküszöb (LDT) bevonat alkalmazása. Adja meg a hullámhosszt, a polarizációs állapotot, a beesési szöget és a csúcsáramlást a szállítója felé – ezek a paraméterek együtt határozzák meg a bevonat kialakítását, nem csak a hullámhosszt. Optikai üvegszűrők Ugyanabban az összeállításban a prizmák mellé integrálva gyakran megosztják a bevonatokat, ami csökkentheti a költségeket, ha együtt rendelik.

Környezeti és szerelési feltételek

Az optikai padon tökéletesen működő prizma a terepen meghibásodhat, ha a környezeti tényezőket nem veszik figyelembe a tervezésben. A specifikáció véglegesítése előtt megválaszolandó legfontosabb kérdések:

• Működési hőmérséklet-tartomány és változási sebesség (hősokk kockázata)
• Nedvesség és kémiai expozíció (bevonat tapadása és üveg tartóssága)
• Rezgés- és lökésterhelés (szerelési felület kialakítása – ragasztott, szorított vagy kinematikus)
• Vákuumos kompatibilitás (kigázosodás a cementezett prizmaszerelvényekben használt cementekből)

Védelmi, űrkutatási vagy kültéri ipari rendszerekben a kemény, tartós bevonattal ellátott olvasztott szilícium-dioxid és zafír szubsztrátumok mind a négy kritériumban felülmúlják a szabványos üveget. Ha a projektje magában foglalja egyedi optikai prizmák lézer-, félvezető- vagy autóoptikai alkalmazásokhoz , a teljes környezetvédelmi boríték előzetes dokumentálásával elkerülhető a minősítési tesztelés utáni költséges újratervezés.

Egyedi beszállítóval való együttműködés

Az egyedi optikai prizma minősége csak annyira jó, mint az Ön által megadott információ. A teljes specifikációs csomagnak tartalmaznia kell: egy méretezett rajzot GD&T feliratokkal, az aljzat megjelölését, a felületminőségi követelményeket, a bevonat specifikációit (hullámhossz, AOI, polarizáció) és a környezeti feltételeket. Azok a beszállítók, akik tisztázó kérdéseket tesznek fel – ahelyett, hogy egyszerűen elfogadnák a hiányos rajzot – általában azok, akiknek alkatrészei az elvárásoknak megfelelően működnek.

Az egyedi prizmák átfutási ideje 2 és 8 hét között változik az alapfelület elérhetőségétől, a tűrésigényektől és a bevonat összetettségétől függően. Ha a projekt ütemezése rögzített, beszélje meg az anyagkészletet és a bevonat kapacitását, mielőtt elkötelezi magát egy hosszú beszerzési ciklust igénylő specifikáció mellett.

Az első alkalommal megfelelő prizma nem a túlzott tervezésről szól – hanem arról, hogy minden paramétert a rendszer tényleges igényeihez kell igazítani, se többet, se kevesebbet.