Optik bileşenler için ortak özellikler

Optik özellikler, bileşen veya sistemin belirli performans gereksinimlerini doğru bir şekilde karşılamasını sağlamak için bir bileşen veya sistemin tasarımı ve üretiminde kullanılır. Optik özellikler iki nedenden yararlıdır: birincisi, bir sistemin performansını belirleyen anahtar parametreler için kabul edilebilir sınırlar belirleyebilirler; Ve ikincisi, kaynak miktarını belirleyebilirler (i.e., zaman ve maliyet) üretime harcanmalıdır.

Altında veya aşırı belirtilen bir optik sistemin parametreleri, performansını etkileyebilir ve gereksiz kaynak israfına neden olabilir. Gerekli tüm parametreleri doğru bir şekilde ayarlayamamak, performansı düşürebilen alt şartnameye yol açabilir. Sistem parametrelerini optik veya mekanik gereksinimlerdeki herhangi bir varyasyonu dikkate almadan çok sıkı bir şekilde tanımlamak, maliyet ve üretim zorluklarını artırabilecek aşırı spesifikasyona yol açabilir. Optik özellikleri anlamak için, önce ne demek istediklerini anlamak önemlidir, en yaygın kullanılan özellikleri bilmek, hemen hemen her optik ürünün özelliklerini anlamak için size en güçlü temeli sağlayacaktır.

Üretim özellikleri:

1. Çap toleransı

Dairesel optikler için çap toleransları bir dizi kabul edilebilir çap değeri sağlar. Bu üretim spesifikasyonu, optiği yapan belirli optik işleme şirketlerinin beceri seviyesine ve yeteneklerine bağlı olarak değişecektir. Çap toleransının optik performansında herhangi bir etkisi olmamasına rağmen, optiği herhangi bir fikstür üzerine monte ediyorsanız dikkate almanız gereken çok önemli bir mekanik toleranstır. Örneğin, bir merceğin çapı nominal değerinden sapırsa, monte edilen montajdaki mekanik eksenin optik eksenden sapması riski vardır. Işığın bir centritrikliği ile sonuçlanır. Tipik olarak, çap için üretim toleransları: genel kalite için + 0.00/-0.10mm, hassas kalite için + 0.00/-0.050mm ve yüksek kalite için + 0.000/-0.010mm.

2. Merkez kalınlık toleransı bir optik elemanın (genellikle bir lens) merkez kalınlığı, optik elemanın orta kısmındaki malzemenin kalınlığını ölçer. Merkez kalınlığı, lensin dış kenarları arasındaki eksen olarak tanımlanan lensin mekanik ekseni ile ölçülür. Bir lensin merkez kalınlığındaki varyasyonlar optik performansı etkiler, çünkü merkez kalınlığı ve eğrilik yarıçapı, lensin optik yolunun uzunluğunu belirler. Tipik olarak, merkez kalınlığı için üretim toleransları şunlardır: ortalama kalite için +/-0.20mm, hassas kalite için +/-0.050mm ve yüksek kalite için +/-0.010mm.

2. Eğrilik yarıçapı

Eğrilik yarıçapı, optik elemanın vertex ile eğrilik merkezi arasındaki mesafedir. Yüzey dışbükey, düz veya içbükey olup olmadığına bağlı olarak yarıçap pozitif, sıfır veya negatif olabilir. Eğrilik yarıçapının değeri bilinirse, bir lens veya ayna ile bir ışık ışınının optik yolunun uzunluğu belirlenebilir ve ayrıca yüzey gücünün belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Eğrilik yarıçapı için üretim toleransı tipik olarak +/-0.5 'dir, ancak hassas uygulamalar için +/-0.1% kadar düşük veya çok yüksek kalitenin gerekli olduğu +/-0.01% olabilir. h3> merkezcil veya merkez dışı olarak da bilinen bir merkez merceğin merkezi, ışın sapmasına (Equation 1) göre belirlenir. Kiriş sapması verildikten sonra, kama açısı W basit bir ilişki (denklem 2) ile hesaplanabilir. Lensin santrifüj miktarı, mekanik eksenin optik eksende fiziksel olarak saptığı mesafedir. Bir lensin mekanik ekseni, dış silindirik yüzeyi ile tanımlanan lensin geometrik eksenidir. Bir lensin optik ekseni, her bir yüzeyin eğrilik merkezlerini bağlayan çizgiler olan optik yüzeyler tarafından tanımlanır. Merkezcil bir test yapmak için lensi bir çay fincanına yerleştirin ve ona basınç uygulayın. Lense uygulanan basınç, çay fincanının ortasındaki ilk yüzeyin eğriliğinin merkezine otomatik olarak yakınlaşacak ve bu merkez aynı zamanda dönme ekseni ile de hizalayacaktır. Bu dönme ekseni boyunca gelen paralel ışık, lensten geçecek ve arka odak düzlemindeki odak noktasına ulaşacaktır. Lens, çay fincanının dönüşü ile döndükçe, mercekteki herhangi bir merkezlilik odaklanmış ışını dağıtır ve arka odak düzleminde Δ yarıçapının dairesel bir yörüngesini oluşturur.

Yüzey özellikleri

1. Yüzey kalitesi

QuOptik bir yüzeyin kalitesi, bir optik ürünün yüzey özelliklerini ölçmek için kullanılır ve çizikler ve çukurlar gibi bir dizi kusuru kapsar. Bu yüzey kusurlarının çoğu tamamen kozmetiktir ve sistem performansını büyük ölçüde etkilemez, ancak sistem veriminde küçük bir daldırma ve dağınık ışığın daha ince bir saçılmasına neden olabilirler. Bununla birlikte, bazı yüzeyler, görüntü düzlemleri olan (1) yüzeyler gibi bu etkilere daha duyarlı olacaktır, çünkü bu kusurlar odaklama oluşturabilir ve (2) yüksek güç seviyelerine sahip yüzeyler, bu kusurlar enerji emilimini artırabilir ve optik ürünü mahvedebilir. Yüzey kalitesi için en yaygın kullanılan şartname, MIL-PRF-13830B tarafından gösterilen çizik ve çukurlaşma özelliğidir. Çizik isimleri, yüzeydeki çizikleri, kontrollü aydınlatma koşullarında sağlanan bir dizi standart çiziğe karşılaştırarak belirlenir. Böylece, gerçek çizikleri tanımlamak yerine, çizik adı bunları MIL özelliklerine göre standart çiziklerle karşılaştırır. Ancak çukur isimleri, bir yüzeydeki nokta veya küçük çukurlarla doğrudan ilgilidir. Çukur isimleri, çukurların çapını mikron cinsinden 10 bölerek hesaplanır. Tipik olarak 80 ile 50 arasında bir çizik çukur belirtimi standart kalite olarak kabul edilir, 60 ile 40 arasında doğru kalite ve 20 ile 10 arasında yüksek hassasiyetli kalite olarak kabul edilir.

2. Yüzey düzlüğü

P> yüzey düzlüğü, aynalar, pencere parçaları, prizmalar veya düz aynalar gibi düz yüzeylerin sapmasını ölçmek için kullanılan yüzey doğruluğunu ölçmek için bir şartname türüdür. Bu sapmayı, numunelerin düzgünlüğünü karşılaştırmak için yüksek kaliteli, yüksek hassasiyetli bir referans düzlemi olan optik düz bir kristal kullanarak ölçebilirsiniz. test altındaki optik ürünün düz yüzeyi optik düz kristale karşı yerleştirildiğinde, çizgiler görünür, Şekli, test altındaki optik ürünün yüzeyinin düzgünlüğünü gösterir. Çizgiler eşit aralıklı ve paralel düz çizgiler ise, test edilen optik yüzey en az referans optik düz kristal kadar düzdür. Çizgiler kavisli ise, iki kesik çizgi arasındaki şerit sayısı (Şerit orta noktasına bir kesik çizgi teğet ve aynı şeridin uç noktasından geçen diğer kesik çizgi) pürüzsüzlük hatasına işaret eder. Pürüzsüzlükteki sapmalar genellikle test kaynağının çoklu dalga boylarından oluşan dalgalanma değerleri (λ) açısından ölçülür. Bir şerit, bir dalga boyunun ½ 'una karşılık gelir. 1,5 'lik bir pürüzsüzlük genel bir kalite seviyesini gösterir; Λ/4'ün pürüzsüzlüğü kesin bir kalite seviyesini gösterir; Ve λ/20'lik bir pürüzsüzlük yüksek hassasiyetli kalite seviyesini gösterir.

3. Diyafram numarası

Diyafram numarası, kavisli optik yüzeylere veya güce sahip yüzeylere uygulanabilen yüzey doğruluğunu ölçmek için bir şartname türüdür. Diyafram numarası testi, yüzeyin, kolleksiyon yarıçapı olan bir referans yüzeyine kıyasla düzlük testine benzer. İki yüzey arasındaki boşluğun oluşturduğu aynı girişim prensibini kullanarak, test yüzeyinin referans yüzeyinden sapmasını belirtmek için çizgili bir girişim deseni kullanılır. Referanstan sapma, newton'un halkaları adı verilen bir dizi yüzük üretecektir. Daha fazla yüzük mevcut, daha büyük sapma. Hem karanlık hem de parlak halkaların toplam sayısından ziyade koyu veya parlak halkaların sayısı, dalga boyu hatasının iki katına eşittir.

4. Düzensizlik

Düzensizlik, bir yüzeyin doğruluğunu ölçen ve referans yüzey şeklinden yüzey şeklinin sapmasını açıklayan bir şartname türüdür. Düzensizlik, diyafram numarası ile aynı şekilde ölçülür. Düzensizlik, test yüzeyini referans bir yüzeye karşılaştırarak oluşan küresel dairesel çizgidir. Yüzeyin 5 şeritten fazla bir diyafram numarası olduğunda, 1 şeritten küçük küçük düzensiz şekilleri tespit etmek zor olacaktır. Bu nedenle, yüzeyin düzensizliğine kadar açıklık sayısının oranını belirtmek yaygın bir uygulamadır, böylece yaklaşık 5:1 'dır. Yüzey pürüzlülüğü olarak da bilinen yüzey kalitesi, bir yüzeyin küçük düzensizliklerinden bazılarını ölçmek için kullanılır. Genellikle zayıf parlatma işlemlerinin sonucudur. Pürüzlü yüzeyler, pürüzsüz yüzeylerden daha aşınmaya dayanıklı olma eğilimindedir ve bazı uygulamalar için, özellikle lazerler veya aşırı ısınmış ortamlarda kullanılan uygulamalarda uygun olmayabilir. nucleation sitesinde küçük kırılma veya kusurlar olasılığı nedeniyle. Yüzey finisajı için 50 w rms'lik bir üretim toleransı, ortalama kaliteyi gösterir, 20 w rms'de hassas kaliteyi gösterir ve 5 w rms'de yüksek kaliteyi gösterir.

Malzeme özellikleri

1. Kırılma indeksi

Bir ortamın kırılma indeksi, ışık hızının oranıdır.Ortadaki ışık hızına bir vakumda. Camın kırılma indeksi genellikle 1.4 ila 4.0 arasında değişir ve kırılma indeksi görüş camı, kızılötesi ışık için optimize edilmiş camdan biraz daha küçüktür. Örneğin, N-BK7 (genel amaçlı görünür cam) % 1.517 kırılma indeksine sahiptir, ancak germanyum (genel amaçlı kızılötesi cam) 4.003 kırılma indeksine sahiptir. Optik camın kırılma indeksi önemli bir özelliktir, çünkü optik bir yüzeyin gücü yarıçap arasındaki farktan elde edilir. Yüzeyin eğriliği ve yüzeyin her iki tarafındaki ortamın kırılma indeksi. Cam üreticisi, camın kırılma indeksindeki varyasyon olarak homojenliği belirtir. Homojenlik, sınıfın ve homojenliğin birbiriyle ters ilişkili olduğu farklı sınıflara göre belirlenir ve sınıf arttıkça homojenlik azalır.

2. Dağılım katsayısı

Camın başka bir malzeme özelliği, cam tarafından sunulan dağılım miktarını ölçmek için kullanılan dağılım katsayısıdır. F (486.1nm), d (587.6nm) ve c (656.3nm) (Equation 3) dalga boylarında malzemenin kırılma indeksidir. (4) vd = nd-1nf-ncvd = nd-1nf-nc için dağılım katsayısı değerleri aralığı genellikle 25 ila 65 arasındadır. Bir camın dağılım katsayısı 55'ten (daha az dağılım) büyük olduğunda, cam bir korona camı olarak kabul edilirken, dağılım katsayıları 50'den az (daha fazla dağılım) Çakmaktaşı cam olarak kabul edilir. Dağılım nedeniyle, bir camın kırılma indeksi dalga boyuna bağlı olarak değişecektir. dispersion siyonun en önemli sonucu, sistemin odak uzunluğunun farklı dalga boyları için biraz farklı olmasıdır. H3> lazer hasar eşiğilazer hasar eşiği, lazer hasarından önce her alanın yüzeyi tarafından tolere edilebilen maksimum lazer gücü miktarıdır. Hem darbeli lazerler hem de sürekli dalga (CW) lazerler karşılık gelen lazer hasar eşiklerine sahiptir. Lazer hasar eşikleri, diğer optiklerden ziyade lazer ürünleri ile birlikte kullanıldıkları için aynalar için çok önemli bir malzeme spesifikasyonudur, ancak, herhangi bir lazer dereceli optik eşikler sağlayacaktır. Örneğin, bir Ti düşünün: 0.5 J/cm2 @ 150 femtosaniye darbeleri ve 100kW/cm2 CW hasar değerlendirme eşiği ile safir lazer reflektör. Bu, reflektörün kare santimetre başına 0.5J enerji yoğunluğuna sahip gelen yüksek tekrarlama femtosaniye darbeli lazeri tolere edebileceğini gösterir. Veya santimetre kare başına 100kW enerji yoğunluğuna sahip yüksek güçlü CW lazer. Lazer ışını daha küçük bir alana yoğunlaşırsa, genel eşiğin belirtilen değerle aşılmadığından emin olmak için önlemler dikkate alınmalıdır.

Bir dizi başka üretim, yüzey ve malzeme özellikleri olmasına rağmen, en yaygın kullanılan optik özellikler anlaşılmışsa karışıklık önemli ölçüde önlenebilir. Lensler, aynalar, pencereler, filtreler, polarizatörler, prizmalar, beamsplitters, ıztings ve optik fiberlerin çeşitli özellikleri vardır. Birbirleriyle nasıl ilişkili olduklarını ve genel sistem performansını nasıl etkileyeceklerini anlamak, optik, görüntüleme veya optoelektronik uygulamalarınıza entegre etmek için en iyi bileşenleri seçmenize yardımcı olacaktır.