Szukaj
plDwa pryzmaty mogą opuścić tę samą linię polerską z identycznymi rysunkami, a mimo to zachowywać się inaczej w gotowym instrumencie. Szkło rzadko jest powodem. Tolerancja kąta, kształt wypolerowanych powierzchni i sposób, w jaki powłoka wytrzymuje działanie rzeczywistej belki, decydują o tym, czy część zachowuje wyrównanie przez lata, czy też odbiega od specyfikacji w ciągu kilku miesięcy.
Pryzmat optyczny to przezroczysta bryła ograniczona płaskimi, wypolerowanymi powierzchniami, które spotykają się pod określonymi kątami. Światło wpadające jedną ścianą załamuje się na granicy szkło-powietrze, przechodzi przez materiał, a następnie albo ponownie załamuje się na powierzchni wyjściowej, albo odbija się wewnętrznie, w związku z czym wiązka może zostać odchylona, rozproszona, obrócona lub złożona w bardzo małej objętości.
Definicja pryzmatu optycznego: solidny przezroczysty element z co najmniej dwiema płaskimi, wypolerowanymi powierzchniami, używany do odchylania, rozpraszania, obracania lub odbijania światła poprzez kontrolowane załamanie i całkowite wewnętrzne odbicie.
W praktycznych systemach ta pojedyncza definicja obejmuje pięć różnych zadań, a każde zadanie wypycha inną specyfikację na przód rysunku:
- Odchylenie belki o stały kąt, najczęściej 90 lub 180 stopni
- Rozpraszanie światła białego na oddzielne długości fal w celu pomiaru
- Składanie długiej ścieżki optycznej w krótką kopertę mechaniczną
- Obracanie lub odwracanie obrazu bez dodawania soczewek
- Dzielenie, łączenie lub próbkowanie wiązki w celu monitorowania
Jak pryzmat optyczny zagina światło
Pryzmat załamuje światło, ponieważ szkło ma wyższy współczynnik załamania światła niż powietrze, więc wiązka zmienia kierunek przy każdej wypolerowanej powierzchni, którą przecina.
Wielkość tej zmiany jest zgodna z prawem Snella, zastosowanym dwukrotnie: raz przy wejściu i raz przy wyjściu. Całkowite odchylenie zależy od kąta wierzchołkowego pryzmatu, współczynnika załamania światła materiału i długości fali światła. Ponieważ wskaźnik rośnie wraz ze skracaniem się długości fali, światło niebieskie odchyla się bardziej niż światło czerwone, a wiązka opuszczająca pryzmat rozprzestrzenia się w widmo. Każdy pryzmat rozpraszający, od elementu demonstracyjnego w klasie po przód spektrometru, działa na tej zasadzie.
Całkowite wewnętrzne odbicie daje pryzmatom drugą rolę. W N-BK7 kąt krytyczny wynosi około 41,2 stopnia, więc światło padające na wewnętrzną powierzchnię o kącie 45 stopni odbija się prawie bez strat i bez żadnej metalowej powłoki. Wykorzystany w ten sposób pryzmat prostokątny zastępuje lustro, eliminuje ryzyko degradacji powłoki i utrzymuje odbitą wiązkę w stałym położeniu względem lica wejściowego.
Pryzmat równoboczny o kącie 60 stopni w N-BK7 wytwarza minimalne odchylenie wynoszące około 38,7 stopnia przy 587,6 nm. Przesuń kąt wierzchołkowy o jedną minutę kątową, a wiązka wyjściowa przesunie się wraz z nią, dlatego na rysunkach pryzmatów kąty są podawane w minutach i sekundach łukowych, a nie w milimetrach.
Rodzaje pryzmatów optycznych i działanie każdego z nich
Większość zamówień pryzmatów dzieli się na siedem standardowych geometrii, a każda z nich podlega innej specyfikacji kontrolnej.
| Typ pryzmatu | Działanie optyczne | Typowe zastosowanie | Specyfikacja do kontroli |
| Pryzmat prostokątny | Odchyla wiązkę o 90 stopni w wyniku wewnętrznego odbicia lub o 180 stopni, jeśli jest używana parami | Peryskopy, wizjery, sterowanie wiązką | Kąt między nogami i płaskość przeciwprostokątnej |
| Pryzmat Porro | Dwa wewnętrzne odbicia, odchylenie 180 stopni, erekcja obrazu | Lornetki, przyrządy obserwacyjne | Dopasowana tolerancja kąta pary |
| Pryzmat dachowy | Odchylenie 90 stopni z montażem obrazu wzdłuż krawędzi dachu | Kompaktowe teleskopy, kamery | Błąd kąta dachu w sekundach łukowych i limit odprysków krawędzi dachu |
| Pryzmat gołębicy | Obraca obraz z dwukrotną szybkością rotacji mechanicznej | Teleskopy osiowe, interferometry | Równoległość powierzchni czołowej i stosunek długości do otworu |
| Pryzmat Pellina-Broca | Stałe odchylenie 90 stopni przy jednej wybranej długości fali | Spektroskopia, dobór długości fali | Kąt wierzchołkowy i dyspersja materiału |
| Równoboczny pryzmat rozpraszający | Oddziela długości fal poprzez załamanie | Spektrometria, strojenie laserowe, nauczanie optyki | Kąt wierzchołkowy, jednorodność szkła, jakość powierzchni |
| Pryzmat klinowy | Małe, kontrolowane odchylenie wiązki | Sterowanie wiązką, korekcja optyczna | Kąt klina w minutach łuku |
Geometria to tylko połowa specyfikacji. Ten sam pryzmat prostokątny może być dostarczony z polerowanymi lub drobno szlifowanymi nóżkami, z powłoką antyrefleksyjną lub bez niej oraz z tolerancjami kąta różniącymi się o rząd wielkości pomiędzy gatunkiem ogólnym a gatunkiem precyzyjnym.
Tam, gdzie w projekcie wykorzystuje się kilka pryzmatów połączonych szeregowo, tolerancje się sumują, a nie uśredniają. Para pryzmatów Porro, z których każdy jest akceptowalny osobno, może nadal dawać pochylony lub obrócony obraz, gdy zostaną zamontowane razem.
Zakres pryzmatów optycznych dla niestandardowego kierunku i dyspersji światła Poznaj pryzmaty optyczne i bloki światłowodowe do kierowania, odbijania lub rozpraszania światła w spektrometrach, mikroskopach, teleskopach, wyświetlaczach i korekcji aberracji. Zobacz produkt → Dane techniczne, które kupujący powinni sprawdzić przed złożeniem zamówienia
O tym, czy pryzmat działa w systemie, decyduje pięć specyfikacji: tolerancja kąta, płaskość powierzchni, jakość powierzchni, przejrzystość apertury i wydajność powłoki. Wszystko inne na rysunku jest drugorzędne w stosunku do tych pięciu.
| Specyfikacja | Typowy zasięg | Co się stanie, jeśli będzie źle |
| Tolerancja kąta | 3 minuty łuku ogólnie, 30 sekund łuku precyzja, 5 sekund łuku wysoka precyzja | Błąd skierowania wiązki, którego żadna regulacja mocowania nie jest w stanie w pełni skorygować |
| Płaskość powierzchni | Od ćwierć fali do jednej dziesiątej fali przy 632,8 nm | Zniekształcenie czoła fali, powiększony rozmiar plamki, utrata rozdzielczości |
| Jakość powierzchni | 60-40 ogólnie do kopania, 20-10 do użytku laserowego | Rozproszenie, defekty powłoki, obniżony próg uszkodzenia |
| Wyczyść przysłonę | 80 do 90 procent wymiaru twarzy | Winietowanie i przycinanie wiązki światła na krawędziach |
| Fazowanie | 0,2 do 0,5 mm pod kątem 45 stopni | Odpryski krawędzi, które stają się trwałym źródłem rozpraszania |
| Powłoka | Antyrefleksja poniżej 0,5 procent na powierzchnię | Odbicia widmowe, utrata przepustowości, awaria powłoki pod napięciem |
Błąd kąta wynoszący 30 sekund łukowych powoduje przemieszczenie wiązki o około 0,15 mm po przebyciu jednego metra. Pomnóż to przez powierzchnie składanego pociągu, a przestanie to być abstrakcyjną tolerancją i stanie się widocznym problemem z wyrównaniem na stanowisku testowym.
Kontrola przychodząca to najtańsze miejsce na wyłapanie tych błędów. Krótka, powtarzalna sekwencja obejmuje niemal wszystko, co trafia na linię produkcyjną:
- Przed rozpoczęciem pomiaru dopasuj certyfikat materiałowy i stopień indeksu do rysunku.
- Zmierz kąt na goniometrze lub autokolimatorze, gdy część jest nadal owinięta folią ochronną.
- Sprawdź wielkość powierzchni za pomocą interferometru w całej otwartej aperturze, a nie tylko w środku.
- Sprawdź transmisję lub odbicie powłoki przy projektowanej długości fali i potwierdź próg uszkodzenia dla wiązek impulsowych.
- Zapisz wymiary, fazowanie i identyfikowalność partii w dzienniku kontroli, aby późniejsza awaria mogła zostać powiązana z partią.
Pełniejsza wersja tej listy kontrolnej, napisana dla zespołów zaopatrzeniowych i projektowych, znajduje się w naszym dokumencie przewodnik dotyczący wyboru niestandardowego pryzmatu optycznego .
Materiały i powłoki, które zmieniają wydajność
N-BK7 pozostaje domyślnym materiałem pryzmatycznym do pracy w świetle widzialnym i bliskiej podczerwieni; topiona krzemionka, szafir i szkła o wysokim indeksie sprawdzają się, gdy stabilność termiczna, zasięg transmisji lub dyspersja są ważniejsze niż koszt.
Powłoka zmienia wydajność w takim samym stopniu jak podłoże, a o kompromisie decyduje zwykle moc wiązki, a nie sam koszt.
Niepowlekany pryzmat
- Odbicie Fresnela wynoszące około 4 procent na powierzchnię w N-BK7
- Najniższy koszt jednostkowy i najkrótszy czas realizacji
- Brak warstwy powłoki, która mogłaby ulec degradacji lub spaleniu
- Dopuszczalne do oświetlania, oglądania i prac demonstracyjnych o niskim poborze mocy
Pryzmat z powłoką antyrefleksyjną
- Odbicie poniżej 0,5 procent dla pojedynczej warstwy, poniżej 0,2 procent dla projektów szerokopasmowych
- Wyższa przepustowość w zespołach wielopryzmatycznych
- Zredukowano obrazy duchów i rozproszone światło
- W przypadku stosowania lasera impulsowego należy określić próg uszkodzenia
W przypadku laserów impulsowych próg uszkodzenia powłoki ma większe znaczenie niż transmisja. Łatwo jest zaakceptować utratę czterech procent energii; powłoka, która zawodzi przy strumieniu dostarczanym przez wiązkę, trwale kończy ścieżkę światła.
Gdzie używane są pryzmaty optyczne
Pryzmaty optyczne pojawiają się wszędzie tam, gdzie wiązka musi zostać złożona, rozdzielona lub ustabilizowana na ograniczonej przestrzeni, a ta sama część często służy branżom, które na papierze wydają się niepowiązane.
- Obrazowanie medyczne i endoskopia , gdzie zespoły pryzmatów zaginają ścieżkę obrazu wewnątrz tubusów o szerokości zaledwie kilku milimetrów
- Wykrywanie pojazdów i LiDAR , gdzie pryzmaty sterują i rozdzielają wiązki bez żadnych ruchomych części
- Spektroskopia i strojenie laserowe , gdzie rozpraszające pryzmaty oddzielają długości fal do pomiaru
- Lornetki, teleskopy i peryskopy , gdzie pryzmaty Porro, dach i Dove wznoszą i obracają obrazy
- Składanie wiązką lasera na obrabiarkach , gdzie pokryty pryzmat prostokątny zapewnia krótką ścieżkę wiązki
- Widzenie maszynowe i interferometria , gdzie płaskość i stabilność kąta wpływają na dokładność pomiaru
Wewnątrz endoskopu medycznego zespół pryzmatu musi zaginać ścieżkę optyczną w obudowie o 90 stopni, mierzoną w milimetrach. Jakość krawędzi i geometria mocowania mają niemal takie samo znaczenie jak figura optyczna, ponieważ wyszczerbiony róg w tej skali powoduje rozproszenie światła bezpośrednio na obrazie.
Pryzmaty są rzadko używane samodzielnie. Zwykle łączy się je z soczewkami, które skupiają światło, podczas gdy pryzmat określa kierunek, rozproszenie lub orientację, więc pojedynczy zespół często wymaga obu komponentów w ramach tego samego budżetu na wyrównanie.
Gama soczewek optycznych do ustawiania ostrości, kolimacji i zastosowań niestandardowych Przeglądaj soczewki optyczne od płasko-wypukłych po złożone typy niesferyczne do zastosowań w bezpieczeństwie, pomiarach, elektronice użytkowej, systemach laserowych i niestandardowych zastosowaniach motoryzacyjnych. Zobacz produkt → Co wysłać z zapytaniem ofertowym Prism
Cytat pryzmatu jest tak dokładny, jak dołączony do niego rysunek. Dostawcy wyceniają cenę w oparciu o zakres tolerancji, a nie kształt, zatem niekompletny rysunek skutkuje albo podaną ceną, albo częścią, która po dostarczeniu nie spełnia wymagań.
Specyfikacja optyczna
- Stopień materiału i indeksu
- Kąt wierzchołkowy z tolerancją
- Płaskość powierzchni at the test wavelength
- Jakość powierzchni typu „drapanie”.
- Wyczyść przysłonę as a percentage of face
- Powłoka curve and required reflectance or transmission
Specyfikacja mechaniczna
- Wymiary zewnętrzne z tolerancjami
- Fazowanie size and angle
- Powierzchnie montażowe i krawędzie referencyjne
- Znaki orientacyjne do montażu
- Limit wagi dla konstrukcji powietrznych lub przenośnych
Informacje handlowe
- Prototyp i wielkości produkcyjne
- Wymagany poziom raportu z inspekcji
- Potrzeby związane z pakowaniem i obsługą pomieszczeń czystych
- Harmonogram dostaw i miejsce docelowe
- Wymagania dotyczące identyfikowalności partii
Ceny prototypów i produkcji tego samego pryzmatu często różnią się o 30 procent lub więcej za sztukę. Oprzyrządowanie, osprzęt blokujący i przebiegi powlekania są amortyzowane w różnych ilościach, więc podanie każdego etapu z osobna daje jaśniejszy obraz niż pojedyncza suma liczb.
Prześlij rysunek wraz z długością fali roboczej i mocą wiązki do naszego zespół inżynierski a przegląd tolerancji można zwykle przeprowadzić wraz z wyceną, a nie po otrzymaniu pierwszych części.
Często zadawane pytania dotyczące pryzmatów optycznych
Jaka jest różnica między pryzmatem optycznym a soczewką?
Soczewka ma zakrzywione powierzchnie i tworzy obraz poprzez zbieżność lub rozbieżność światła. Pryzmat ma płaskie, wypolerowane powierzchnie i zmienia kierunek, rozproszenie lub orientację światła, nie tworząc samodzielnie obrazu. Często łączy się je w jeden zespół: pryzmat składa się i orientuje ścieżkę, soczewka skupia.
Jak duża powinna być tolerancja kąta pryzmatu?
Pracuj wstecz od budżetu systemu. Oświetlenie ogólne i przyrządy obserwacyjne zwykle tolerują kilka minut kątowych. Obrazowanie, metrologia i interferometria zwykle wymagają 30 sekund łukowych lub więcej. Pryzmat znajdujący się w układzie wieloelementowym, który musi pozostawać wyrównany w zależności od temperatury, może potrzebować 5 sekund łukowych, a konstrukcja mocowania musi to umożliwiać.
Jaki materiał wybrać na pryzmat?
N-BK7 umożliwia większość prac w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni w umiarkowanej temperaturze. Topiona krzemionka zapewnia transmisję głębokiego ultrafioletu, stabilność termiczną i wyższą odporność na uszkodzenia laserowe. Sapphire radzi sobie w trudnych warunkach i pasmach podczerwieni kosztem trudniejszego przetwarzania. Szkło o wysokim indeksie, takie jak N-SF11, zapewnia większe odchylenie od mniejszego kąta wierzchołkowego, co pozwala zachować zwartość pryzmatów rozpraszających.
Czy pryzmaty niestandardowe mogą być produkowane w małych ilościach?
Tak. Serie prototypów składające się z kilku części są rutynowe, a czynnikami ograniczającymi są zazwyczaj wielkość partii powłoki i oprzyrządowanie potrzebne do blokowania i polerowania nietypowej geometrii. Dostarczenie kompletnego rysunku z tolerancjami na pierwsze zapytanie skraca drogę od wyceny do pierwszego artykułu.
Zanim zaczniesz kłócić się o cenę, poproś o raport z inspekcji. Tani pryzmat, który nie przejdzie kontroli pierwszego artykułu, kosztuje więcej w straconym czasie programu, niż kiedykolwiek będzie to prawidłowo określony pryzmat.
苏公网安备 32041102000130 号