Cum să alegeți prisma optică personalizată potrivită pentru proiectul dvs

Geometrie greșită a prismei. Indicele de refracție nepotrivit. O acoperire care se degradează la lungimea de undă de operare. Oricare dintre aceste greșeli poate compromite un întreg sistem optic - iar cu prisme optice personalizate, marja de eroare este în esență zero. Iată un cadru practic pentru a efectua apelul potrivit înainte de a plasa o comandă.

Începeți cu funcția dvs. optică, nu cu forma

Cea mai frecventă greșeală pe care o fac inginerii este conducerea cu geometria prismei. Punctul de pornire corect este sarcina optică: redirecționați un fascicul, inversați o imagine, împărțiți lumina după lungimea de undă sau colimați ieșirea dintr-un ghid de lumină? Fiecare funcție se mapează la o anumită familie de prisme.

• Deviația fasciculului (90°): Prismele cu unghi drept folosesc reflexia internă totală pentru a redirecționa lumina fără un strat de oglindă - ideal pentru aliniere cu laser și design compact al instrumentelor.
• Inversarea imaginii fără deplasare laterală: Prismele Dove rotesc o imagine la dublul unghiului de rotație al prismei, utilizate pe scară largă în ansamblurile optice rotative și sistemele endoscopice.
• Imagine în picioare în binoclu și telemetru: Porro și prismele de acoperiș (de exemplu, Amici) pliază calea optică și corectează orientarea imaginii simultan, permițând instrumente compacte, cu distanță focală mare.
• Dispersia spectrală: Prismele echilaterale și Pellin-Broca separă lungimile de undă cu precizie unghiulară, esențială pentru spectrometre și selectoare de lungimi de undă.
• Omogenizarea și ghidarea luminii: Blocurile de ghidare a luminii distribuie și amestecă iluminarea în mod uniform - o componentă critică în proiectoare, HUD-uri și iluminatoare cu viziune artificială.

Odată ce ați blocat funcția optică, geometria urmează natural. Încercarea de a face inginerie inversă a funcției dintr-o formă de catalog duce la compromisuri care bântuie întregul sistem.

Selectarea materialului: Decizia care nu poate fi anulată

Materialul determină indicele de refracție, domeniul de transmisie, comportamentul termic și durabilitatea mecanică - toate odată. Cele mai comune trei substraturi pentru prisme optice personalizate au fiecare un pachet de aplicare distinct:

BK7 este implicit pentru aplicațiile cu lumină vizibilă sensibile la costuri. Siliciul topit devine necesar atunci când sistemul dumneavoastră funcționează în banda UV sau când gradienții termici ar schimba focalizarea într-un element BK7. Sapphire are o calitate premium, dar oferă duritate (Mohs 9) și o fereastră de transmisie care ajunge adânc în infraroșu mijlociu - făcându-l alegerea potrivită pentru senzorii de apărare, ferestrele laser industriale și orice suprafață supusă abraziunii. Pentru aplicațiile asociate cu ferestre optice de precizie pe aceeași cale optică , potrivirea familiilor de substrat între componente evită nepotrivirile expansiunii termice la nivel de sistem.

Toleranțe: specificați de ce aveți nevoie de fapt

Supraspecificarea toleranțelor este costisitoare. Subspecificarea lor este catastrofală. Parametrii cheie care trebuie rezolvați pentru orice comandă de prisme optice personalizate sunt:

• Toleranta unghiulara: Lucrarea standard în atelier durează ± 3 minute arc. Lucrul de precizie atinge ±30 secunde de arc. Prismele cu laser și metrologie de ultimă generație pot necesita ±1 secundă de arc - ceea ce înseamnă timpi mai mari de livrare și costuri mai mari. Specificați doar ceea ce necesită de fapt bugetul pentru erori de sistem.
• Planeitatea suprafeței: Exprimat ca o fracțiune din lungimea de undă de testare (λ). λ/4 acoperă majoritatea aplicațiilor de imagistică; λ/10 sau λ/20 este necesar pentru sistemele interferometrice sau sensibile la frontul de undă.
• Calitatea suprafeței (zgârietură-sapă): 60-40 este acceptabil pentru majoritatea instrumentelor. Aplicațiile cu prag de deteriorare a laserului și suprafețele acoperite cu antireflexie au nevoie adesea de 20-10 sau mai mult.
• Eroare de front de undă transmisă (TWE): Pentru prismele din interiorul căilor coerente ale fasciculului, TWE (specificat în mod obișnuit în λ RMS) este metrica care guvernează - mai direct legată de performanța sistemului decât doar de figura de suprafață.

Un furnizor cu teste interferometrice interne poate verifica TWE înainte de expediere; cere întotdeauna un raport de testare, în special pentru prisme care intră sisteme care combină prisme cu lentile optice de precizie .

Acoperiri: Ultimele 5% care schimbă totul

O suprafață BK7 neacoperită reflectă aproximativ 4% din lumina incidentă per interfață. O prismă în unghi drept cu două suprafețe de refracție poate pierde aproape 8% debit înainte să apară o singură reflexie. Acoperirile anti-reflexie (AR) reduc acest lucru la sub 0,5% pe suprafață pe banda specificată - un câștig semnificativ în orice sistem critic de transmisie.

Dincolo de acoperirile AR, suprafețele reflectorizante din interiorul prismei pot avea nevoie de acoperiri îmbunătățite de aluminiu sau aur atunci când nu se poate baza pe reflexia internă totală (de exemplu, când unghiul fasciculului cade în afara conului TIR). Acoperirile cu pragul de deteriorare laser (LDT) sunt obligatorii pentru sistemele cu impulsuri de mare putere. Specificați-le furnizorului dumneavoastră lungimea de undă, starea de polarizare, unghiul de incidență și fluența de vârf - acești parametri împreună definesc designul acoperirii, nu doar lungimea de undă. Filtre optice din sticla integrate alături de prisme în același ansamblu împărtășesc adesea cicluri de acoperire, ceea ce poate reduce costurile atunci când sunt comandate împreună.

Condiții de mediu și de montare

O prismă care funcționează perfect pe bancul optic poate eșua pe teren dacă factorii de mediu nu au fost luați în considerare în proiectare. Întrebări cheie la care trebuie să răspundeți înainte de a finaliza specificația:

• Intervalul temperaturii de funcționare și rata de schimbare (risc de șoc termic)
• Umiditate și expunere chimică (aderența acoperirii și durabilitatea sticlei)
• Sarcini de vibrații și șocuri (design interfață de montare - lipit, prins sau cinematic)
• Compatibilitate cu vid (degasarea din cimenturile utilizate în ansamblurile cu prisme cimentate)

Pentru sistemele industriale de apărare, aerospațiale sau de exterior, substraturile de silice topită și safir cu acoperiri durabile depășesc sticla standard în toate cele patru criterii. Dacă proiectul dumneavoastră implică prisme optice personalizate pentru aplicații cu laser, semiconductor sau optică auto , documentarea în avans a întregului pachet de mediu evită reproiectările costisitoare după testarea de calificare.

Lucrul cu un furnizor personalizat

Calitatea unei prisme optice personalizate este la fel de bună ca și informațiile pe care le furnizați. Un pachet complet de specificații ar trebui să includă: un desen dimensionat cu indicații GD&T, desemnarea substratului, cerințele de calitate a suprafeței, specificația acoperirii (lungime de undă, AOI, polarizare) și condițiile de mediu. Furnizorii care pun întrebări clarificatoare – în loc să accepte pur și simplu un desen incomplet – sunt, în general, cei ale căror părți funcționează conform așteptărilor.

Timpul de livrare pentru prisme personalizate variază de la două până la opt săptămâni, în funcție de disponibilitatea substratului, cerințele de toleranță și complexitatea acoperirii. Dacă calendarul proiectului este fix, discutați stocul de materiale și capacitatea de acoperire înainte de a vă angaja la o specificație care necesită cicluri lungi de achiziție.

Obținerea prismei corecte de prima dată nu este despre suprainginerire - este despre potrivirea fiecărui parametru la cerințele reale ale sistemului, nici mai mult, nici mai puțin.