Căutare
roDouă prisme pot lăsa aceeași linie de lustruire cu desene identice și totuși se pot comporta diferit în interiorul unui instrument finit. Sticla este rareori motivul. Toleranța unghiului, figura fețelor lustruite și modul în care stratul de acoperire supraviețuiește fasciculului real decid dacă piesa păstrează alinierea ani de zile sau dacă iese din specificații în câteva luni.
O prismă optică este un solid transparent delimitat de suprafețe plate, lustruite, care se întâlnesc la unghiuri definite. Lumina care intră într-o față este refractă la limita sticlă-aer, călătorește prin material și apoi fie refractă din nou la fața de ieșire, fie se reflectă în interior, astfel încât un fascicul poate fi deviat, dispersat, rotit sau pliat în interiorul unui volum foarte mic.
Definiția prismei optice: un element solid transparent cu cel puțin două suprafețe plane lustruite, folosit pentru a devia, dispersa, roti sau reflecta lumina prin refracție controlată și reflexie internă totală.
În sistemele practice, acea definiție unică acoperă cinci lucrări diferite și fiecare lucrare împinge o specificație diferită în fața desenului:
- Abaterea fasciculului printr-un unghi fix, cel mai adesea 90 sau 180 de grade
- Dispersarea luminii albe în lungimi de undă separate pentru măsurare
- Plierea unui traseu optic lung într-un plic mecanic scurt
- Rotirea sau inversarea unei imagini fără a adăuga lentile
- Divizarea, combinarea sau eșantionarea unui fascicul pentru monitorizare
Cum o prismă optică curbește lumina
O prismă îndoaie lumina deoarece sticla are un indice de refracție mai mare decât aerul, astfel încât fasciculul își schimbă direcția la fiecare suprafață lustruită pe care o traversează.
Mărimea acelei modificări urmează legea lui Snell, aplicată de două ori: o dată la intrare, o dată la ieșire. Abaterea totală depinde de unghiul de vârf al prismei, de indicele de refracție al materialului și de lungimea de undă a luminii. Deoarece indicele crește pe măsură ce lungimea de undă se scurtează, lumina albastră deviază mai mult decât lumina roșie, iar fasciculul care părăsește prisma se extinde într-un spectru. Fiecare prismă de dispersie, de la o piesă demonstrativă în clasă până la capătul frontal al unui spectrometru, funcționează pe acest principiu.
Reflexia internă totală conferă prismelor un al doilea rol. În N-BK7 unghiul critic este de aproximativ 41,2 grade, astfel încât lumina care lovește o față internă de 45 de grade se reflectă aproape fără pierderi și fără nicio acoperire metalică. O prismă în unghi drept folosită în acest fel înlocuiește o oglindă, elimină riscul de degradare a acoperirii și menține fasciculul reflectat într-o poziție fixă față de fața de intrare.
O prismă echilaterală de 60 de grade în N-BK7 produce o abatere minimă de aproximativ 38,7 grade la 587,6 nm. Schimbați unghiul vârfului cu un minut de arc și fasciculul de ieșire se deplasează odată cu acesta, motiv pentru care desenele cu prisme indică unghiurile în minute de arc și secunde de arc, mai degrabă decât în milimetri.
Tipuri de prisme optice și ceea ce face fiecare
Cele mai multe ordine de prisme se încadrează în șapte geometrii standard și fiecare este guvernată de o specificație de control diferită.
| Tipul de prismă | Acțiune optică | Aplicație tipică | Specificație de control |
| Prismă în unghi drept | Deviază fasciculul cu 90 de grade prin reflexie internă sau 180 de grade când este utilizat în perechi | Periscoape, vizoare, direcție fasciculului | Unghiul dintre cele două catete și planeitatea ipotenuzei |
| Prisma Porro | Două reflexii interne, abatere de 180 de grade, ridicarea imaginii | Binocluri, instrumente de observare | Toleranța unghiului de pereche potrivită |
| Prismă de acoperiș | Abatere de 90 de grade cu ridicarea imaginii de-a lungul marginii acoperișului | Telescoape compacte, camere | Eroarea unghiului acoperișului în secunde de arc și limita așchiilor marginii acoperișului |
| Prismă de porumbel | Rotește imaginea cu de două ori viteza de rotație mecanică | Telescoape de aliniere, interferometre | Paralelismul feței de capăt și raportul dintre lungime și deschidere |
| Prisma Pellin-Broca | Abatere constantă de 90 de grade la o lungime de undă selectată | Spectroscopie, selectarea lungimii de undă | Unghiul apex și dispersia materialului |
| Prismă de dispersie echilaterală | Separă lungimile de undă prin refracție | Spectrometrie, tuning laser, predare optică | Unghiul de vârf, omogenitatea sticlei, calitatea suprafeței |
| Prisma cu pană | Deviație mică, controlată a fasciculului | Direcția fasciculului, corecție optică | Unghiul panei în minute de arc |
Geometria este doar jumătate din specificație. Aceeași prismă în unghi drept poate fi furnizată cu picioare lustruite sau șlefuite, cu sau fără un strat antireflex, și cu toleranțe de unghi care diferă cu un ordin de mărime între un grad general și un grad de precizie.
În cazul în care un design folosește mai multe prisme în serie, toleranțele se compun mai degrabă decât în medie. O pereche de prisme Porro care sunt acceptabile fiecare pe cont propriu poate produce în continuare o imagine înclinată sau rotită atunci când sunt montate împreună.
Gama de prisme optice pentru direcția și dispersia luminii personalizate Explorați prisme optice și blocuri de ghidare a luminii pentru direcționarea, reflectarea sau dispersarea luminii în spectrometre, microscoape, telescoape, afișaje și corectarea aberațiilor. Vizualizare produs → Specificații Cumpărătorii ar trebui să verifice înainte de a comanda
Cinci specificații decid dacă o prismă funcționează într-un sistem: toleranța la unghi, planeitatea suprafeței, calitatea suprafeței, deschiderea clară și performanța acoperirii. Orice altceva de pe desen este secundar celor cinci.
| Caietul de sarcini | Gama tipică | Ce se întâmplă dacă este greșit |
| Toleranța unghiului | 3 minute de arc general, precizie de 30 de secunde de arc, precizie ridicată de 5 secunde de arc | Eroare de orientare a fasciculului pe care nicio reglare a monturii nu o poate corecta complet |
| Planeitatea suprafeței | Un sfert de undă până la o zecime de undă la 632,8 nm | Distorsiunea frontului de undă, dimensiunea spotului mărită, rezoluția pierdută |
| Calitatea suprafeței | 60-40 scratch-dig general, 20-10 pentru utilizare cu laser | Imprăștire, defecte de acoperire, prag de deteriorare redus |
| Diafragma clară | 80 până la 90 la sută din dimensiunea feței | Vignetare și tăiere cu fascicul la margini |
| Teşit | 0,2 până la 0,5 mm la 45 de grade | Așchierea marginilor care devine o sursă de împrăștiere permanentă |
| Acoperire | Antireflexiv sub 0,5% pe suprafață | Reflecții fantomă, pierderi de debit, defecțiune a acoperirii la curent |
O eroare de unghi de 30 de secunde de arc deplasează fasciculul cu aproximativ 0,15 mm după un metru de parcurs. Înmulțiți-l pe suprafețe într-un tren pliabil și nu mai este o toleranță abstractă și devine o problemă vizibilă de aliniere pe bancul de testare.
Inspecția primită este cel mai ieftin loc pentru a detecta aceste erori. O secvență scurtă și repetabilă surprinde aproape tot ceea ce ajunge la o linie de producție:
- Potriviți certificatul materialului și clasa indexului cu desenul înainte de începerea oricărei măsurători.
- Măsurați unghiul pe un goniometru sau un autocolimator în timp ce piesa este încă în învelișul său de protecție.
- Verificați figura suprafeței cu un interferometru pe toată deschiderea clară, nu numai în centru.
- Verificați transmisia acoperirii sau reflectanța la lungimea de undă proiectată și confirmați pragul de deteriorare pentru fasciculele pulsate.
- Înregistrați dimensiunile, teșirea și trasabilitatea lotului în jurnalul de inspecție, astfel încât o defecțiune ulterioară să poată fi urmărită la un lot.
O versiune mai completă a acestei liste de verificare, scrisă pentru echipele de achiziții și proiectare, este prezentată în documentul nostru ghid pentru alegerea unei prisme optice personalizate .
Materiale și acoperiri care modifică performanța
N-BK7 rămâne materialul prism implicit pentru lucrul vizibil și în infraroșu apropiat; silicea topită, safirul și ochelarii cu indice înalt preiau controlul atunci când stabilitatea termică, domeniul de transmisie sau dispersia contează mai mult decât costul.
Acoperirea modifică performanța la fel de mult ca și substratul, iar compromisul este de obicei decis de puterea fasciculului, mai degrabă decât de costuri.
Prismă neacoperită
- Reflexie Fresnel de aproximativ 4 procente pe suprafață în N-BK7
- Cel mai mic cost unitar și cel mai scurt timp de livrare
- Nici un strat de acoperire care să se degradeze sau să ardă
- Acceptabil pentru iluminare, vizionare și lucrări demonstrative cu putere redusă
Prismă acoperită antireflex
- Reflecție sub 0,5% pentru un singur strat, sub 0,2% pentru design-uri în bandă largă
- Debit mai mare în ansamblurile cu prisme multiple
- Imagini fantomă reduse și lumină parazită
- Pragul de deteriorare trebuie specificat pentru utilizarea laserului pulsat
Pentru laserele cu impulsuri, pragul de deteriorare a acoperirii contează mai mult decât transmisia. Pierderea a patru procente din energie este ușor de acceptat; o acoperire care eșuează la fluența pe care o oferă fasciculul tău termină permanent calea luminii.
Unde sunt folosite prisme optice
Prismele optice apar oriunde un fascicul trebuie pliat, divizat sau stabilizat într-un spațiu limitat, iar aceeași piesă deservește adesea industrii care nu au legătură pe hârtie.
- Imagistica medicală și endoscopie , unde ansamblurile de prisme pliază traseul imaginii în interiorul tuburilor cu lățimea de doar câțiva milimetri
- Detecție auto și LiDAR , unde prismele orientează și despart fasciculele fără părți mobile
- Spectroscopie și reglaj cu laser , unde prismele de dispersie separă lungimile de undă pentru măsurare
- Binocluri, telescoape și periscoape , unde prismele Porro, acoperișul și Dove ridică și rotesc imaginile
- Pliere cu fascicul laser pe mașini-unelte , unde o prismă în unghi drept acoperită menține calea fasciculului scurtă
- Viziunea artificială și interferometrie , unde planeitatea și stabilitatea unghiului conduc precizia măsurării
În interiorul unui endoscop medical, ansamblul prismei trebuie să plieze calea optică cu 90 de grade într-o carcasă măsurată în milimetri. Calitatea marginilor și geometria de montare ajung să conteze aproape la fel de mult ca figura optică, deoarece un colț ciobit la acea scară aruncă împrăștiere direct în imagine.
Prismele sunt rareori folosite singure. Ele sunt în mod normal asociate cu lentile care focalizează în timp ce prisma gestionează direcția, dispersia sau orientarea, astfel încât un singur ansamblu necesită adesea ambele componente specificate în raport cu același buget de aliniere.
Gama de lentile optice pentru focalizare, colimare și aplicații personalizate Căutați lentile optice de la plan-convexe la tipuri complexe nesferice pentru securitate, măsurare, electronice de larg consum, sisteme laser și aplicații auto personalizate. Vizualizare produs → Ce să trimiteți cu un RFQ Prism
Un citat de prismă este la fel de precis ca desenul atașat acestuia. Furnizorii prețuiesc în funcție de stiva de toleranțe, nu de formă, astfel încât un desen incomplet produce fie un preț căptușit, fie o piesă care eșuează la sosire.
Specificație optică
- Material și grad index
- Unghi de vârf cu toleranță
- Planeitatea suprafeței at the test wavelength
- Calitatea suprafeței cu zgârieturi
- Diafragma clară as a percentage of face
- Acoperire curve and required reflectance or transmission
Specificație mecanică
- Dimensiuni exterioare cu tolerante
- Teşit size and angle
- Fețe de montare și muchii de referință
- Marcaje de orientare pentru asamblare
- Limită de greutate pentru construcții aeropurtate sau portabile
Informații comerciale
- Prototip și cantități de producție
- Nivelul raportului de inspecție necesar
- Nevoile de ambalare și manipulare în camera curată
- Programul de livrare și destinația
- Cerințe de trasabilitate a lotului
Prețurile pentru prototip și producție pentru aceeași prismă diferă adesea cu 30 la sută sau mai mult pe bucată. Sculele, dispozitivele de blocare și ciclurile de acoperire sunt amortizate în cantități diferite, astfel încât citarea fiecărei etape separat oferă o imagine mai clară decât o singură cifră amestecată.
Trimiteți desenul împreună cu lungimea de undă de operare și puterea fasciculului către nostru echipa de ingineri iar revizuirea toleranței poate fi de obicei finalizată alături de cotație, mai degrabă decât după sosirea primelor părți.
Întrebări frecvente despre prisme optice
Care este diferența dintre o prismă optică și o lentilă?
O lentilă are suprafețe curbate și formează o imagine prin lumină convergentă sau divergentă. O prismă are suprafețe plate lustruite și schimbă direcția, dispersia sau orientarea luminii fără a forma o imagine de la sine. Cele două sunt frecvent combinate într-un singur ansamblu: prisma se pliază și orientează traseul, obiectivul face focalizarea.
Cât de strânsă ar trebui să fie toleranța unghiului prismei?
Lucrați invers din bugetul sistemului. Iluminarea generală și instrumentele de vizualizare tolerează de obicei câteva minute de arc. Imagistica, metrologia și interferometria au nevoie în mod normal de 30 de secunde de arc sau mai mult. O prismă aflată în interiorul unui ansamblu cu mai multe elemente care trebuie să rămână aliniată la temperatură poate avea nevoie de 5 secunde de arc, iar designul monturii trebuie să susțină asta.
Ce material ar trebui să aleg pentru o prismă?
N-BK7 acoperă majoritatea lucrărilor vizibile și în infraroșu apropiat la temperatură moderată. Siliciul topit se potrivește transmisiei ultraviolete profunde, stabilității termice și rezistenței mai mari la deteriorarea laserului. Sapphire se ocupă de medii dure și benzi de infraroșu cu prețul unei procesări mai grele. O sticlă cu indice ridicat, cum ar fi N-SF11, oferă o abatere mai mare de la un unghi de vârf mai mic, ceea ce menține prismele de dispersie compacte.
Se pot produce prisme personalizate în cantități mici?
Da. Execuțiile prototipurilor de câteva piese sunt de rutină, iar factorii limitatori sunt de obicei dimensiunile lotului de acoperire și sculele necesare pentru a bloca și lustrui o geometrie neobișnuită. Furnizarea unui desen complet cu toleranțe la prima interogare scurtează calea de la citat la primul articol.
Cereți raportul de inspecție înainte de a vă certa despre preț. O prismă ieftină care eșuează inspecția primului articol costă mai mult în timpul pierdut în program decât o va face vreodată una specificată corect.
苏公网安备 32041102000130 号