Søk
noTo prismer kan forlate samme poleringslinje med identiske tegninger og likevel oppføre seg forskjellig inne i et ferdig instrument. Glasset er sjelden årsaken. Vinkeltoleranse, figuren til de polerte flatene og måten belegget overlever den virkelige strålen avgjør om delen holder justeringen i årevis eller går ut av spesifikasjonen i løpet av måneder.
Et optisk prisme er et gjennomsiktig stoff avgrenset av flate, polerte overflater som møtes i definerte vinkler. Lys som kommer inn i en flate brytes ved glass-luft-grensen, beveger seg gjennom materialet, og bryter deretter enten igjen ved utgangsflaten eller reflekteres internt, slik at en stråle kan avvikes, spres, roteres eller brettes inne i et veldig lite volum.
Optisk prismedefinisjon: et solid gjennomsiktig element med minst to flate polerte overflater, brukt til å avvike, spre, rotere eller reflektere lys gjennom kontrollert brytning og total intern refleksjon.
I praktiske systemer dekker den enkeltdefinisjonen fem forskjellige jobber, og hver jobb skyver en annen spesifikasjon foran på tegningen:
- Avvike en stråle med en fast vinkel, oftest 90 eller 180 grader
- Spredning av hvitt lys i separate bølgelengder for måling
- Folding av en lang optisk bane til en kort mekanisk konvolutt
- Rotere eller snu et bilde uten å legge til linser
- Splitting, kombinering eller prøvetaking av en stråle for overvåking
Hvordan et optisk prisme bøyer lys
Et prisme bøyer lys fordi glass har en høyere brytningsindeks enn luft, så strålen endrer retning ved hver polert overflate den krysser.
Størrelsen på denne endringen følger Snells lov, brukt to ganger: én gang ved innreise, én gang ved utgang. Totalt avvik avhenger av prismets spissvinkel, brytningsindeksen til materialet og bølgelengden til lyset. Fordi indeksen stiger når bølgelengden forkortes, avviker blått lys mer enn rødt lys, og strålen som forlater prismet sprer seg til et spektrum. Hvert spredende prisme, fra et klasseromsdemonstrasjonsstykke til et spektrometers frontend, fungerer etter det prinsippet.
Total intern refleksjon gir prismer en annen rolle. I N-BK7 er den kritiske vinkelen på omtrent 41,2 grader, så lys som treffer en indre 45 graders overflate reflekteres nesten uten tap og uten metallbelegg. Et rettvinklet prisme som brukes på denne måten erstatter et speil, fjerner risikoen for degradering av belegget og holder den reflekterte strålen i en fast posisjon i forhold til inngangsflaten.
Et 60 graders likesidet prisme i N-BK7 gir et minimumsavvik på omtrent 38,7 grader ved 587,6 nm. Skift apex-vinkelen med ett bueminutt og utgangsstrålen forskyver seg med den, og det er grunnen til at prismetegninger angir vinkler i bueminutter og buesekunder i stedet for i millimeter.
Typer optiske prismer og hva hver enkelt gjør
De fleste prismeordrer faller inn i syv standardgeometrier, og hver enkelt styres av en annen kontrollerende spesifikasjon.
| Prisme type | Optisk handling | Typisk bruk | Spesifikasjon for kontroll |
| Rettvinklet prisme | Avviker strålen 90 grader ved intern refleksjon, eller 180 grader når den brukes i par | Periskoper, søkere, strålestyring | Vinkel mellom de to bena og flathet av hypotenusen |
| Porro prisme | To interne refleksjoner, 180 graders avvik, bildereisning | Kikkerter, observasjonsinstrumenter | Matchet parvinkeltoleranse |
| Takprisme | 90 graders avvik med bildereisning langs en takkant | Kompakte teleskoper, kameraer | Takvinkelfeil i buesekunder og takkantspongrense |
| Dueprisme | Roterer bildet med to ganger den mekaniske rotasjonshastigheten | Justeringsteleskoper, interferometre | Endeflateparallellitet og lengde til blenderåpning |
| Pellin-Broca prisme | 90 graders konstant avvik ved én valgt bølgelengde | Spektroskopi, valg av bølgelengde | Apex-vinkel og materialspredning |
| Likesidet dispergerende prisme | Skiller bølgelengder ved brytning | Spektrometri, lasertuning, undervisning i optikk | Apex-vinkel, glasshomogenitet, overflatekvalitet |
| Kileprisme | Lite, kontrollert stråleavvik | Strålestyring, optisk korreksjon | Kilevinkel i bueminutter |
Geometri er bare halvparten av spesifikasjonen. Det samme rettvinklede prismet kan leveres med polerte eller finslipte ben, med eller uten antirefleksbelegg, og med vinkeltoleranser som avviker med en størrelsesorden mellom en generell karakter og en presisjonsgrad.
Der et design bruker flere prismer i serie, blir toleransene sammensatt i stedet for gjennomsnittlig. Et par Porro-prismer som hver for seg er akseptable, kan fortsatt produsere et skråstilt eller rotert bilde når de er montert sammen.
Optisk prismeområde for tilpasset lysretning og spredning Utforsk optiske prismer og lyslederblokker for å rette, reflektere eller spre lys i spektrometre, mikroskoper, teleskoper, skjermer og aberrasjonskorreksjon. Se produkt → Spesifikasjoner Kjøpere bør bekrefte før bestilling
Fem spesifikasjoner avgjør om et prisme fungerer i et system: vinkeltoleranse, flathet, overflatekvalitet, klar blenderåpning og beleggytelse. Alt annet på tegningen er sekundært til de fem.
| Spesifikasjon | Typisk rekkevidde | Hva skjer hvis det er feil |
| Vinkeltoleranse | 3 bueminutter generelt, 30 buesekunder presisjon, 5 buesekunder høy presisjon | Strålepekefeil som ingen monteringsjustering kan korrigere fullt ut |
| Flathet på overflaten | Kvart bølge til en tiendedel bølge ved 632,8 nm | Bølgefrontforvrengning, forstørret punktstørrelse, tapt oppløsning |
| Overflatekvalitet | 60-40 skrapegraver generelt, 20-10 for laserbruk | Spredning, beleggsfeil, redusert skadeterskel |
| Klar blenderåpning | 80 til 90 prosent av ansiktsdimensjonen | Vignettering og bjelkeklipping i kantene |
| Chamfer | 0,2 til 0,5 mm ved 45 grader | Kantflis som blir en permanent spredningskilde |
| Belegg | Antirefleks under 0,5 prosent per overflate | Spøkelsesrefleksjoner, gjennomstrømstap, beleggsvikt under strøm |
En 30 buesekunders vinkelfeil forskyver strålen med ca. 0,15 mm etter en meters vandring. Multipliser det på tvers av overflatene i et sammenleggbart tog og det slutter å være en abstrakt toleranse og blir et synlig innrettingsproblem på testbenken.
Innkommende inspeksjon er det billigste stedet å fange opp disse feilene. En kort, repeterbar sekvens fanger nesten alt som når en produksjonslinje:
- Match materialbeviset og indekskarakteren til tegningen før enhver måling begynner.
- Mål vinkelen på et goniometer eller autokollimator mens delen fortsatt er i sin beskyttende omslag.
- Sjekk overflatefiguren med et interferometer over hele den klare blenderåpningen, ikke bare i midten.
- Bekreft beleggtransmisjon eller reflektans ved designbølgelengden og bekreft skadeterskelen for pulserende stråler.
- Registrer dimensjoner, fas og partisporbarhet i inspeksjonsloggen slik at en senere feil kan spores til et parti.
En fyldigere versjon av denne sjekklisten, skrevet for innkjøps- og designteam, er angitt i vår veiledning for å velge et tilpasset optisk prisme .
Materialer og belegg som endrer ytelsen
N-BK7 er fortsatt standard prismemateriale for synlig og nær-infrarødt arbeid; smeltet silika, safir og høyindeksglass tar over når termisk stabilitet, overføringsområde eller spredning betyr mer enn kostnadene.
Belegg endrer ytelsen like mye som underlaget gjør, og avveiningen avgjøres vanligvis av strålekraft i stedet for av kostnad alene.
Ubelagt prisme
- Fresnel-refleksjon på omtrent 4 prosent per overflate i N-BK7
- Laveste enhetskostnad og korteste ledetid
- Ingen belegglag som kan brytes ned eller brenne
- Akseptabelt for belysning, visning og demonstrasjonsarbeid med lav effekt
Antirefleksbelagt prisme
- Refleksjon under 0,5 prosent for et enkelt lag, under 0,2 prosent for bredbåndsdesign
- Høyere gjennomstrømning på tvers av multiprismesammenstillinger
- Reduserte spøkelsesbilder og strølys
- Skadeterskel må angis for bruk av pulserende laser
For pulserende lasere er terskelen for beleggskade viktigere enn overføring. Å miste fire prosent av energien er lett å akseptere; et belegg som svikter ved fluensen strålen din leverer, avslutter lysbanen permanent.
Hvor optiske prismer brukes
Optiske prismer dukker opp overalt hvor en stråle skal foldes, splittes eller stabiliseres innenfor begrenset plass, og den samme delen tjener ofte bransjer som ser urelaterte ut på papiret.
- Medisinsk bildediagnostikk og endoskopi , hvor prismesammenstillinger bretter bildebanen inne i rør bare noen få millimeter brede
- Automotive sensing og LiDAR , hvor prismer styrer og delte stråler uten bevegelige deler
- Spektroskopi og lasertuning , hvor dispergerende prismer skiller bølgelengder for måling
- Kikkerter, teleskoper og periskoper , hvor Porro-, tak- og Dove-prismer reiser og roterer bilder
- Laserstrålefolding på verktøymaskiner , hvor et belagt rettvinklet prisme holder strålebanen kort
- Maskinsyn og interferometri , hvor flathet og vinkelstabilitet driver målenøyaktighet
Inne i et medisinsk endoskop må prismeenheten brette den optiske banen 90 grader innenfor et hus målt i millimeter. Kantkvalitet og monteringsgeometri ender opp med å ha nesten like stor betydning som den optiske figuren, fordi et avbrutt hjørne i den skalaen kaster spredning rett inn i bildet.
Prismer brukes sjelden alene. De er vanligvis sammenkoblet med linser som gjør fokuseringen mens prismet håndterer retning, spredning eller orientering, så en enkelt enhet trenger ofte begge komponentene spesifisert mot samme justeringsbudsjett.
Optisk linseserie for fokusering, kollimering og tilpassede applikasjoner Bla gjennom optiske linser fra plankonvekse til komplekse ikke-sfæriske linser for sikkerhet, måling, forbrukerelektronikk, lasersystemer og tilpassede bilapplikasjoner. Se produkt → Hva du skal sende med en prisme-forespørsel
Et prismesitat er bare så nøyaktig som tegningen som er vedlagt den. Leverandører priser mot toleransestakken, ikke mot formen, så en ufullstendig tegning gir enten en polstret pris eller en del som svikter ved ankomst.
Optisk spesifikasjon
- Materiale og indekskarakter
- Apex vinkel med toleranse
- Flathet på overflaten at the test wavelength
- Ripegravende overflatekvalitet
- Klar blenderåpning as a percentage of face
- Belegg curve and required reflectance or transmission
Mekanisk spesifikasjon
- Ytre mål med toleranser
- Fasstørrelse og vinkel
- Monteringsflater og referansekanter
- Orienteringsmerker for montering
- Vektgrense for luftbårne eller håndholdte konstruksjoner
Kommersiell informasjon
- Prototype og produksjonsmengder
- Inspeksjonsrapportnivå kreves
- Emballasje og renromshåndteringsbehov
- Leveringsplan og destinasjon
- Krav til sporbarhet av partier
Prototype- og produksjonspriser for samme prisme avviker ofte med 30 prosent eller mer per stk. Verktøy, blokkeringsarmaturer og beleggskjøringer amortiseres over forskjellige mengder, så å sitere hvert trinn separat gir et klarere bilde enn en enkelt blandet figur.
Send tegningen sammen med operasjonsbølgelengden og stråleeffekten til vår ingeniørteam og toleransegjennomgangen kan vanligvis fullføres ved siden av tilbudet, i stedet for etter at de første delene kommer.
Ofte stilte spørsmål om optiske prismer
Hva er forskjellen mellom et optisk prisme og en linse?
En linse har buede overflater og danner et bilde ved konvergerende eller divergerende lys. Et prisme har flate polerte overflater og endrer retning, spredning eller orientering av lys uten å danne et bilde av seg selv. De to kombineres ofte i én samling: Prismet bretter og orienterer banen, linsen gjør fokuseringen.
Hvor tett bør prismevinkeltoleransen være?
Arbeid baklengs fra systembudsjettet. Generelle belysnings- og visningsinstrumenter tåler vanligvis noen få bueminutter. Imaging, metrologi og interferometri trenger normalt 30 buesekunder eller bedre. Et prisme som sitter inne i en flerelementsenhet som må holde seg på linje over temperaturen kan trenge 5 buesekunder, og monteringsdesignen må støtte det.
Hvilket materiale skal jeg velge for et prisme?
N-BK7 dekker mest synlig og nær-infrarødt arbeid ved moderat temperatur. Fused silica passer til dyp ultrafiolett overføring, termisk stabilitet og høyere motstand mot laserskader. Sapphire håndterer tøffe miljøer og infrarøde bånd på bekostning av hardere prosessering. Et glass med høy indeks som N-SF11 gir et større avvik fra en mindre spissvinkel, noe som holder spredningsprismer kompakte.
Kan tilpassede prismer produseres i små mengder?
Ja. Prototypekjøringer av noen få deler er rutine, og de begrensende faktorene er vanligvis beleggpartistørrelser og verktøyet som trengs for å blokkere og polere en uvanlig geometri. Ved å levere en komplett tegning med toleranser ved første henvendelse forkortes veien fra sitat til første artikkel.
Be om inspeksjonsrapporten før du krangler om prisen. Et billig prisme som ikke klarer inspeksjon av første artikkel, koster mer i tapt programtid enn et korrekt spesifisert prisme noen gang vil gjøre.
苏公网安备 32041102000130 号