چگونه منشور نوری سفارشی مناسب را برای پروژه خود انتخاب کنید

هندسه منشور اشتباه است. عدم تطابق ضریب شکست پوششی که در طول موج عملیاتی شما تخریب می شود. هر یک از این اشتباهات می تواند کل سیستم نوری را به خطر بیندازد - و با منشورهای نوری سفارشی، حاشیه خطا اساساً صفر است. در اینجا یک چارچوب عملی برای برقراری تماس مناسب قبل از ثبت سفارش وجود دارد.

با عملکرد نوری خود شروع کنید، نه شکل

رایج ترین اشتباه مهندسان این است که هندسه منشوری را پیشروی می کند. نقطه شروع درست، کار نوری است: آیا شما یک پرتو را تغییر مسیر می دهید، یک تصویر را معکوس می کنید، نور را بر اساس طول موج تقسیم می کنید، یا خروجی را از یک راهنمای نور به هم می چسبانید؟ هر تابع به یک خانواده منشور خاص نگاشت می شود.

• انحراف پرتو (90 درجه): منشورهای با زاویه قائمه از بازتاب داخلی کامل برای هدایت نور بدون پوشش آینه استفاده می کنند - ایده آل برای تراز لیزری و طراحی ابزار فشرده.
• وارونگی تصویر بدون تغییر جانبی: منشورهای Dove یک تصویر را با دو برابر زاویه چرخش خود منشور می چرخانند که به طور گسترده در مجموعه های نوری چرخشی و سیستم های آندوسکوپی استفاده می شود.
• تصویر در دوچشمی و فاصله یاب: منشورهای پوررو و سقف (به عنوان مثال، آمیسی) مسیر نوری را تا می کنند و جهت تصویر را به طور همزمان درست می کنند و ابزارهای فشرده و با فاصله کانونی طولانی را قادر می سازند.
• پراکندگی طیفی: منشورهای متساوی الاضلاع و Pellin-Broca طول موج ها را با دقت زاویه ای جدا می کنند که برای طیف سنج ها و انتخابگرهای طول موج ضروری است.
• همگن سازی و هدایت نور: بلوک های راهنمای نور، روشنایی را به طور یکنواخت توزیع و مخلوط می کنند - یک جزء مهم در پروژکتورها، HUD ها و روشنگرهای بینایی ماشین.

هنگامی که عملکرد نوری را قفل کردید، هندسه به طور طبیعی دنبال می شود. تلاش برای مهندسی معکوس عملکرد از یک شکل کاتالوگ منجر به سازش هایی می شود که کل سیستم را آزار می دهد.

انتخاب مواد: تصمیمی که قابل لغو نیست

مواد ضریب شکست، محدوده انتقال، رفتار حرارتی و دوام مکانیکی را به یکباره تعیین می‌کنند. سه زیرلایه رایج برای منشورهای نوری سفارشی هر کدام دارای یک پوشش کاربردی مجزا هستند:

BK7 پیش فرض برای برنامه های کاربردی نور مرئی حساس به هزینه است. سیلیس ذوب شده زمانی ضروری می شود که سیستم شما در باند UV کار می کند یا زمانی که گرادیان های حرارتی تمرکز را در عنصر BK7 تغییر می دهند. Sapphire دارای درجه بالایی است اما سختی (Mohs 9) و پنجره انتقالی را ارائه می دهد که به عمق مادون قرمز می رسد - که آن را انتخاب مناسبی برای سنسورهای دفاعی، پنجره های لیزری صنعتی و هر سطحی است که در معرض سایش قرار دارد. برای برنامه های جفت شده با پنجره های نوری دقیق در همان مسیر نوری ، تطبیق خانواده های بستر بین اجزاء از عدم تطابق انبساط حرارتی در سطح سیستم جلوگیری می کند.

میزان تحمل: آنچه را که واقعاً نیاز دارید مشخص کنید

تعیین بیش از حد تلورانس ها گران است. عدم تعیین آنها فاجعه بار است. پارامترهای کلیدی برای تعیین هر ترتیب منشور نوری سفارشی عبارتند از:

• تحمل زاویه ای: کار استاندارد 3 ± دقیقه قوسی نگه می دارد. دقت کار به 30 ± ثانیه قوس می رسد. منشورهای لیزری و مترولوژی سطح بالا ممکن است به ۱ ± ثانیه قوس نیاز داشته باشند - که به معنای زمان طولانی تر و هزینه بالاتر است. فقط آنچه بودجه خطای سیستم شما واقعاً نیاز دارد را مشخص کنید.
• صافی سطح: به عنوان کسری از طول موج آزمایش (λ) بیان می شود. λ/4 اکثر برنامه های تصویربرداری را پوشش می دهد. λ/10 یا λ/20 برای سیستم های تداخل سنجی یا حساس به جبهه موج مورد نیاز است.
• کیفیت سطح (خراشیده): 60-40 برای اکثر سازها قابل قبول است. کاربردهای آستانه آسیب لیزر و سطوح پوشش داده شده ضد انعکاس اغلب به 20-10 یا بهتر نیاز دارند.
• خطای جبهه موج ارسالی (TWE): برای منشورهای داخل مسیرهای پرتو منسجم، TWE (معمولاً در λ RMS مشخص می‌شود) معیار حاکم است - مستقیم‌تر از شکل سطحی به تنهایی با عملکرد سیستم مرتبط است.

یک تامین کننده با تست تداخل سنجی داخلی می تواند TWE را قبل از ارسال تایید کند. همیشه یک گزارش آزمایش بخواهید، به خصوص برای منشورهایی که وارد آن می شوند سیستم‌هایی که منشورها را با لنزهای نوری دقیق ترکیب می‌کنند .

پوشش ها: آخرین 5٪ که همه چیز را تغییر می دهد

سطح بدون پوشش BK7 حدود 4 درصد از نور فرودی را در هر رابط منعکس می کند. یک منشور با زاویه قائمه با دو سطح انکساری می تواند نزدیک به 8 درصد توان عملیاتی خود را قبل از وقوع یک بازتاب از دست بدهد. پوشش های ضد انعکاس (AR) این میزان را به کمتر از 0.5 درصد در هر سطح در سراسر باند مشخص شده کاهش می دهند - یک افزایش معنی دار در هر سیستم انتقال حیاتی.

فراتر از پوشش‌های AR، سطوح بازتابنده داخل منشور ممکن است به پوشش‌های آلومینیومی یا طلایی تقویت‌شده نیاز داشته باشند، زمانی که نمی‌توان به انعکاس کلی داخلی تکیه کرد (به عنوان مثال، زمانی که زاویه پرتو خارج از مخروط TIR قرار می‌گیرد). پوشش‌های آستانه آسیب لیزر (LDT) برای سیستم‌های پالسی پرقدرت اجباری هستند. طول موج، حالت پلاریزاسیون، زاویه تابش و سیال اوج خود را برای تامین کننده خود مشخص کنید - این پارامترها با هم طراحی پوشش را مشخص می کنند، نه فقط طول موج را به تنهایی. فیلترهای شیشه ای نوری ادغام شده در کنار منشورها در یک مجموعه، اغلب پوشش‌های مشترکی دارند که می‌تواند در صورت سفارش با هم هزینه را کاهش دهد.

شرایط محیطی و نصب

اگر فاکتورهای محیطی در طراحی لحاظ نشده باشند، منشوری که روی نیمکت اپتیکال عملکرد عالی دارد، ممکن است در میدان شکست بخورد. سوالات کلیدی که قبل از نهایی کردن مشخصات باید به آنها پاسخ دهید:

• محدوده دمای عملیاتی و نرخ تغییر (خطر شوک حرارتی)
• قرار گرفتن در معرض رطوبت و مواد شیمیایی (چسبندگی پوشش و دوام شیشه)
• بارهای ارتعاشی و شوک (طراحی رابط نصب - متصل، گیره یا سینماتیک)
• سازگاری با خلاء (گاز خارج شدن از سیمان های مورد استفاده در مجموعه های منشور سیمانی)

برای سیستم‌های دفاعی، هوافضا یا صنعتی در فضای باز، زیرلایه‌های سیلیس ذوب شده و یاقوت کبود با پوشش‌های بادوام سخت در هر چهار معیار عملکرد بهتری از شیشه استاندارد دارند. اگر پروژه شما شامل منشورهای نوری سفارشی برای کاربردهای لیزر، نیمه هادی یا اپتیک خودرو ، مستندسازی کامل محیط زیست از قبل از طراحی مجدد پرهزینه پس از آزمایش صلاحیت جلوگیری می کند.

کار با یک تامین کننده سفارشی

کیفیت یک منشور نوری سفارشی فقط به اندازه اطلاعاتی است که ارائه می کنید. یک بسته مشخصات کامل باید شامل موارد زیر باشد: نقشه‌ای با ابعاد GD&T، تعیین زیرلایه، الزامات کیفیت سطح، مشخصات پوشش (طول موج، AOI، پلاریزاسیون)، و شرایط محیطی. تأمین‌کنندگانی که سؤالات روشن‌کننده می‌پرسند - به جای اینکه صرفاً یک نقشه ناقص را بپذیرند - عموماً کسانی هستند که قطعات آنها مطابق انتظار عمل می‌کنند.

زمان تولید منشورهای سفارشی بسته به در دسترس بودن بستر، نیازهای تحمل و پیچیدگی پوشش از دو تا هشت هفته متغیر است. اگر جدول زمانی پروژه شما ثابت است، قبل از متعهد شدن به مشخصاتی که به چرخه های تدارکات طولانی نیاز دارد، در مورد ذخیره مواد و ظرفیت پوشش صحبت کنید.

درست کردن منشور برای اولین بار در مورد مهندسی بیش از حد نیست - بلکه مربوط به تطبیق هر پارامتر با نیازهای واقعی سیستم است، نه بیشتر و نه کمتر.