Поиск
ru
English
日本語
русский
Español
Deutsch
中文简体Контент
- 1 Как оптическая призма преломляет свет
- 2 Типы оптических призм и что делает каждая из них
- 3 Технические характеристики, которые покупатели должны проверить перед заказом
- 4 Материалы и покрытия, которые меняют характеристики
- 5 Где используются оптические призмы
- 6 Что отправить с запросом предложения Prism
- 7 Часто задаваемые вопросы об оптических призмах
Две призмы могут оставить одну и ту же линию полировки с одинаковым рисунком и при этом вести себя по-разному внутри готового инструмента. Стекло редко бывает причиной. Угловой допуск, форма полированных граней и то, как покрытие выдерживает воздействие реального луча, определяют, будет ли деталь сохранять выравнивание в течение многих лет или выйдет за пределы технических характеристик в течение нескольких месяцев.
Оптическая призма представляет собой прозрачное твердое тело, ограниченное плоскими полированными поверхностями, соприкасающимися под определенными углами. Свет, попадающий на одну грань, преломляется на границе стекло-воздух, проходит через материал, а затем либо снова преломляется на выходной грани, либо отражается внутрь, поэтому луч можно отклонять, рассеивать, вращать или складывать внутри очень небольшого объема.
Определение оптической призмы: сплошной прозрачный элемент как минимум с двумя плоскими полированными поверхностями, используемый для отклонения, рассеивания, вращения или отражения света посредством контролируемого преломления и полного внутреннего отражения.
В практических системах это одно определение охватывает пять различных заданий, и каждое задание выдвигает на передний план чертежа разную спецификацию:
- Отклонение луча на фиксированный угол, чаще всего 90 или 180 градусов.
- Распределение белого света на отдельные длины волн для измерения
- Сворачивание длинного оптического пути в короткую механическую оболочку
- Поворот или инвертирование изображения без добавления линз
- Разделение, объединение или выборка луча для мониторинга
Как оптическая призма преломляет свет
Призма преломляет свет, поскольку стекло имеет более высокий показатель преломления, чем воздух, поэтому луч меняет направление на каждой полированной поверхности, которую он пересекает.
Размер этого изменения соответствует закону Снелла, применяемому дважды: один раз на входе, один раз на выходе. Общее отклонение зависит от угла при вершине призмы, показателя преломления материала и длины волны света. Поскольку индекс увеличивается с уменьшением длины волны, синий свет отклоняется больше, чем красный, и луч, выходящий из призмы, расширяется в спектр. Каждая рассеивающая призма, от демонстрационной в классе до передней части спектрометра, работает по этому принципу.
Полное внутреннее отражение дает призмам вторую роль. В Н-БК7 критический угол составляет около 41,2 градуса, поэтому свет, попадающий на внутреннюю поверхность под углом 45 градусов, отражается практически без потерь и без какого-либо металлического покрытия. Используемая таким образом прямоугольная призма заменяет зеркало, устраняет риск разрушения покрытия и удерживает отраженный луч в фиксированном положении относительно входной грани.
Равносторонняя призма 60 градусов в N-BK7 дает минимальное отклонение примерно 38,7 градусов при длине волны 587,6 нм. Сместите угол при вершине на одну угловую минуту, и выходной луч сместится вместе с ним, поэтому на рисунках призм углы указываются в угловых минутах и угловых секундах, а не в миллиметрах.
Типы оптических призм и что делает каждая из них
Большинство заказов призм подразделяются на семь стандартных геометрических форм, и каждый из них регулируется различными контрольными спецификациями.
| Тип призмы | Оптическое действие | Типичное применение | Спецификация для управления |
| Призма прямоугольная | Отклоняет луч на 90 градусов за счет внутреннего отражения или на 180 градусов при использовании парами. | Перископы, видоискатели, управление лучом | Угол между двумя катетами и плоскостность гипотенузы |
| Призма Порро | Два внутренних отражения, отклонение 180 градусов, эрекция изображения | Бинокли, приборы наблюдения | Допуск угла согласованной пары |
| Крышеобразная призма | Отклонение 90 градусов с возведением изображения по краю крыши | Компактные телескопы, фотоаппараты | Ошибка угла крыши в угловых секундах и предел сколов края крыши |
| Голубь призма | Поворачивает изображение со скоростью, вдвое превышающей механическую скорость вращения. | Юстировочные телескопы, интерферометры | Параллельность торцевой поверхности и отношение длины к апертуре |
| Призма Пеллина-Брока | Постоянное отклонение 90 градусов на одной выбранной длине волны | Спектроскопия, выбор длины волны | Угол при вершине и дисперсия материала |
| Равносторонняя рассеивающая призма | Разделяет длины волн за счет преломления | Спектрометрия, лазерная настройка, обучающая оптика | Угол при вершине, однородность стекла, качество поверхности |
| Клиновая призма | Небольшое контролируемое отклонение луча | Управление лучом, оптическая коррекция | Угол клина в угловых минутах |
Геометрия — это только половина спецификации. Одна и та же прямоугольная призма может поставляться с полированными или мелкошлифованными ножками, с просветляющим покрытием или без него, а также с угловыми допусками, которые различаются на порядок между общей маркой и прецизионным классом.
Если в конструкции последовательно используется несколько призм, допуски суммируются, а не усредняются. Пара призм Порро, каждая из которых приемлема по отдельности, все же может создавать наклонное или повернутое изображение, когда они установлены вместе.
Диапазон оптических призм для индивидуального направления и рассеивания света Изучите оптические призмы и световодные блоки для направления, отражения или рассеивания света в спектрометрах, микроскопах, телескопах, дисплеях и коррекции аберраций. Посмотреть продукт → Технические характеристики, которые покупатели должны проверить перед заказом
Пять спецификаций определяют, будет ли призма работать в системе: допуск на угол, плоскостность поверхности, качество поверхности, прозрачная апертура и характеристики покрытия. Все остальное на рисунке вторично по отношению к этим пяти.
| Спецификация | Типичный диапазон | Что произойдет, если это неправильно |
| Угловой допуск | 3 угловые минуты в общем, 30 угловых секунд точность, 5 угловых секунд высокая точность | Ошибка наведения луча, которую не может полностью исправить никакая регулировка крепления. |
| Ровность поверхности | От четверти волны до одной десятой волны при 632,8 нм | Искажение волнового фронта, увеличенный размер пятна, потеря разрешения |
| Качество поверхности | 60-40 для обычных раскопок, 20-10 для использования лазера. | Разброс, дефекты покрытия, пониженный порог повреждения |
| Чистая диафрагма | От 80 до 90 процентов размера лица | Виньетирование и обрезка луча по краям |
| Фаска | От 0,2 до 0,5 мм при 45 градусах | Сколы по краям, которые становятся постоянным источником рассеяния |
| Покрытие | Антибликовый уровень менее 0,5 процента на поверхность | Призрачные отражения, потеря пропускной способности, разрушение покрытия под напряжением |
Угловая ошибка в 30 угловых секунд смещает луч примерно на 0,15 мм после прохождения одного метра. Умножьте это на поверхности складного поезда, и это перестанет быть абстрактным допуском и превратится в видимую проблему выравнивания на испытательном стенде.
Входной контроль — самый дешевый способ выявить эти ошибки. Короткая, повторяемая последовательность фиксирует почти все, что попадает на производственную линию:
- Прежде чем начинать измерения, сопоставьте сертификат материала и класс индекса с чертежом.
- Измерьте угол гониометром или автоколлиматором, пока деталь находится в защитной упаковке.
- Проверьте фигуру поверхности с помощью интерферометра по всей прозрачной апертуре, а не только в центре.
- Проверьте пропускание или отражение покрытия на расчетной длине волны и подтвердите порог повреждения для импульсных лучей.
- Записывайте размеры, фаски и отслеживаемость партии в журнале контроля, чтобы можно было отследить последующую неисправность партии.
Полная версия этого контрольного списка, написанная для групп по закупкам и проектированию, изложена в нашем документе. руководство по выбору индивидуальной оптической призмы .
Материалы и покрытия, которые меняют характеристики
N-BK7 остается материалом призм по умолчанию для работы в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне; плавленый кварц, сапфир и стекла с высоким показателем преломления вступают в силу, когда термическая стабильность, дальность передачи или дисперсия имеют большее значение, чем стоимость.
Покрытие меняет характеристики так же, как и подложка, и компромисс обычно определяется мощностью луча, а не только стоимостью.
Призма без покрытия
- Отражение Френеля примерно 4 процента на поверхность в N-BK7.
- Самая низкая стоимость единицы продукции и кратчайшие сроки выполнения заказа
- Нет слоя покрытия, который мог бы разрушиться или сгореть.
- Приемлемо для освещения, просмотра и демонстрационных работ с низким энергопотреблением.
Призма с антибликовым покрытием
- Отражение ниже 0,5 процента для одного уровня, ниже 0,2 процента для широкополосных проектов.
- Более высокая пропускная способность при использовании многопризменных сборок
- Уменьшение призрачных изображений и рассеянного света
- Для использования импульсного лазера необходимо указать порог повреждения.
Для импульсных лазеров порог повреждения покрытия имеет большее значение, чем пропускание. Потеря четырех процентов энергии легко смириться; покрытие, которое выходит из строя при флюенсе, создаваемом вашим лучом, навсегда прекращает путь света.
Где используются оптические призмы
Оптические призмы появляются везде, где луч необходимо сложить, разделить или стабилизировать в ограниченном пространстве, и одна и та же деталь часто используется в отраслях, которые на бумаге кажутся несвязанными.
- Медицинская визуализация и эндоскопия , где призменные сборки сгибают путь изображения внутри трубок шириной всего несколько миллиметров
- Автомобильные датчики и LiDAR , где призмы управляют и разделяют лучи без каких-либо движущихся частей.
- Спектроскопия и лазерная настройка , где рассеивающие призмы разделяют длины волн для измерения
- Бинокли, телескопы и перископы , где призмы Порро, крыши и Дава возводят и вращают изображения
- Сгибание лазерного луча на станках , где прямоугольная призма с покрытием обеспечивает короткий путь луча
- Машинное зрение и интерферометрия , где плоскостность и стабильность угла определяют точность измерений.
Внутри медицинского эндоскопа призма в сборе должна сгибать оптический путь на 90 градусов внутри корпуса размером в миллиметры. Качество кромок и геометрия крепления в конечном итоге имеют почти такое же значение, как и оптическая фигура, потому что скол в углу в этом масштабе приводит к рассеянию прямо на изображении.
Призмы редко используются отдельно. Обычно они сочетаются с линзами, которые выполняют фокусировку, а призма управляет направлением, дисперсией или ориентацией, поэтому для одной сборки часто требуется, чтобы оба компонента были указаны с одинаковым бюджетом выравнивания.
Линейка оптических линз для фокусировки, коллимации и нестандартных применений Выбирайте оптические линзы от плоско-выпуклых до сложных несферических типов для обеспечения безопасности, измерений, бытовой электроники, лазерных систем и нестандартных автомобильных приложений. Посмотреть продукт → Что отправить с запросом предложения Prism
Цена призмы настолько точна, насколько точен прилагаемый к ней рисунок. Поставщики оценивают набор допусков, а не форму, поэтому неполный чертеж дает либо завышенную цену, либо деталь, которая выходит из строя по прибытии.
Оптическая спецификация
- Материал и индекс класса
- Угол при вершине с допуском
- Ровность поверхности at the test wavelength
- Качество поверхности с нуля
- Чистая диафрагма as a percentage of face
- Покрытие curve and required reflectance or transmission
Механические характеристики
- Внешние размеры с допусками
- Фаска size and angle
- Монтажные поверхности и опорные кромки
- Ориентировочные метки для сборки
- Ограничение по весу для бортовых или портативных сборок
Коммерческая информация
- Прототип и объемы производства
- Требуется уровень отчета об инспекции
- Потребности в упаковке и обращении с чистыми помещениями
- График доставки и пункт назначения
- Требования к прослеживаемости партии
Цены на прототип и производство одной и той же призмы часто различаются на 30 и более процентов за штуку. Инструменты, приспособления для блокировки и прогоны покрытий амортизируются по разным количествам, поэтому указание каждого этапа отдельно дает более четкую картину, чем единая смешанная цифра.
Отправьте чертеж вместе с рабочей длиной волны и мощностью луча на наш адрес. инженерная команда и проверка допусков обычно может быть завершена одновременно с ценовым предложением, а не после прибытия первых деталей.
Часто задаваемые вопросы об оптических призмах
В чем разница между оптической призмой и линзой?
Линза имеет изогнутые поверхности и формирует изображение за счет схождения или расхождения света. Призма имеет плоские полированные поверхности и меняет направление, дисперсию или ориентацию света, не формируя изображения сама по себе. Их часто комбинируют в одном узле: призма складывается и ориентирует траекторию, линза фокусирует.
Насколько жестким должен быть допуск на угол призмы?
Работайте в обратном направлении от системного бюджета. Приборы общего освещения и наблюдения обычно выдерживают несколько угловых минут. Для визуализации, метрологии и интерферометрии обычно требуется 30 угловых секунд или больше. Призме, находящейся внутри многоэлементной сборки, которая должна оставаться выровненной при температуре, может потребоваться 5 угловых секунд, и конструкция крепления должна это поддерживать.
Какой материал выбрать для призмы?
N-BK7 подходит для большинства работ в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне при умеренной температуре. Плавленый кварц обеспечивает передачу глубокого ультрафиолета, термическую стабильность и более высокую устойчивость к лазерному повреждению. Сапфир выдерживает суровые условия эксплуатации и инфракрасные диапазоны ценой более сложной обработки. Стекло с высоким показателем преломления, такое как N-SF11, дает большее отклонение при меньшем угле при вершине, что сохраняет компактность рассеивающих призм.
Можно ли производить призмы на заказ в небольших количествах?
Да. Прототипирование нескольких деталей является обычным делом, и ограничивающими факторами обычно являются размеры партии покрытия и инструменты, необходимые для блокировки и полировки необычной геометрии. Предоставление полного чертежа с допусками при первом запросе сокращает путь от предложения до первого изделия.
Прежде чем спорить о цене, попросите отчет об инспекции. Дешевая призма, которая не прошла проверку первого изделия, требует больше потерянного времени программы, чем когда-либо будет правильно настроенная призма.
苏公网安备32041102000130号