المواصفات المشتركة للمكونات البصرية

تستخدم المواصفات البصرية في تصميم وإنتاج مكون أو نظام لتمكين المكون أو النظام من تلبية متطلبات الأداء المحددة بدقة. المواصفات البصرية مفيدة لسببين: أولاً ، يمكنهم تحديد حدود مقبولة للمعلمات الرئيسية التي تحدد أداء النظام ؛ وثانيًا ، يمكنهم تحديد كمية الموارد (i. ه. ، الوقت والتكلفة) التي يجب إنفاقها على الإنتاج.

يمكن أن تؤثر بارامترات النظام البصري المحدد بشكل أقل أو أكثر على أدائه ، مما يؤدي إلى إهدار الموارد بشكل غير ضروري. الفشل في تعيين جميع المعلمات الضرورية بشكل صحيح يمكن أن يؤدي إلى أقل من المواصفات ، مما يمكن أن يؤدي إلى تدهور الأداء. ويمكن أن يؤدي تحديد بارامترات النظام بإحكام شديد دون مراعاة أي اختلافات في المتطلبات البصرية أو الميكانيكية إلى زيادة المواصفات ، مما قد يزيد من صعوبات التكلفة والإنتاج. من أجل فهم المواصفات البصرية ، من المهم أن نفهم أولاً ما تعنيه ، لذا فإن معرفة المواصفات الأكثر استخدامًا ستوفر لك أقوى أساس لفهم مواصفات أي منتج بصري تقريبًا.

مواصفات الإنتاج:

1. قطر التسامح

توفر التحمل القطر للبصريات الدائرية مجموعة من قيم القطر المقبولة. تختلف مواصفات الإنتاج هذه وفقًا لمستوى مهارة وقدرات بعض شركات المعالجة البصرية التي تصنع البصريات. في حين أن تحمل القطر ليس له أي تأثير على الأداء البصري للبصريات نفسها ، فهو تسامح ميكانيكي مهم للغاية يجب عليك مراعاته إذا كنت تقوم بتركيب البصريات على أي نوع من التركيبات. على سبيل المثال ، إذا انحرف قطر العدسة عن قيمته الاسمية ، فهناك خطر أن ينحرف المحور الميكانيكي في المجموعة المركبة عن المحور البصري ، مما يؤدي إلى انحراف الضوء. عادة ، قطر التحمل للإنتاج هو: + من من حيث الجودة العامة ، + من من حيث الجودة ، + من من حيث الدقة ، و + من حيث الجودة ، و + كما في في.

2. درجة سمك مركزية تحمل سمك مركز العنصر البصري (الأكثر شيوعًا عدسة) يقيس سمك المادة في الجزء الأوسط من العنصر البصري. يتم قياس سمك المركز بواسطة المحور الميكانيكي للعدسة ، والذي يتم تعريفه على أنه المحور بين الحواف الخارجية للعدسة. تؤثر الاختلافات في سمك مركز العدسة على الأداء البصري لأن سمك المركز ونصف قطر انحناء يحدد طول المسار البصري للضوء من خلال العدسة. عادة ، يكون تحمل الإنتاج لسمك الوسط هو: +/-بالجودة المتوسطة ، +/-- من أجل الجودة الدقيقة ، و +/-- من أجل الجودة العالية.

2. دائرة نصف قطرها من انحناء

نصف قطر الانحناء هو المسافة بين قمة العنصر البصري ومركز الانحناء. يمكن أن يكون نصف القطر موجبًا أو صفريًا أو سالبًا ، اعتمادًا على ما إذا كان السطح محدبًا أو مسطحًا أو مقعر. إذا كانت قيمة نصف قطر الانحناء معروفة ، يمكن تحديد طول المسار البصري لشعاع الضوء من خلال عدسة أو مرآة ، كما يلعب دورًا مهمًا في تحديد قوة السطح. عادة ما يكون تحمل الإنتاج لنصف قطر الانحناء +/-، ولكن يمكن أن يكون أقل من +/-بالنسبة للتطبيقات الدقيقة أو +/-حيث يتطلب الأمر جودة عالية جدًا. h3> يتم تحديد مركز العدسة المركزية ، والمعروفة أيضًا باسم الجاذبية المركزية أو خارج المركز ، بناءً على انحراف الشعاع δ (المعادلة 1). بمجرد إعطاء انحراف الحزمة ، يمكن حساب زاوية الوتد W بواسطة علاقة بسيطة (المعادلة 2). كمية الطرد المركزي للعدسة هي المسافة التي ينحرف بها المحور الميكانيكي فعليًا عن المحور البصري. المحور الميكانيكي للعدسة هو ببساطة المحور الهندسي للعدسة ، الذي يحدده سطحها الأسطواني الخارجي. يتم تعريف المحور البصري للعدسة بواسطة الأسطح البصرية ، وهي خطوط تربط مراكز انحناء كل سطح. لإجراء اختبار الجاذبية ، ضع العدسة في كوب شاي وتطبيق الضغط عليها. سيتلاقى الضغط المطبق على العدسة تلقائيًا في مركز انحناء السطح الأول في وسط كوب الشاي ، وسيتماشى هذا المركز أيضًا مع محور الدوران. سوف يمر الضوء المتوازي القادم على طول محور الدوران هذا عبر العدسة ويصل إلى النقطة المحورية في المستوى البؤري الخلفي. عندما تدور العدسة مع دوران كوب الشاي ، فإن أي انحراف مركزي في العدسة يشتت الحزمة المركزة ويخلق مسارًا دائريًا لنصف القطر في المستوى البؤري الخلفي.

مواصفات السطح

1. جودة السطح

، تشويتم استخدام ality of optical surface لقياس خصائص سطح المنتج البصري ويغطي عددًا من العيوب مثل الخدوش والحفّارة. معظم هذه العيوب السطحية هي مستحضرات التجميل البحتة ولا تؤثر بشكل كبير على أداء النظام ، على الرغم من أنها قد تسبب تراجع صغير في إنتاجية النظام وتشتت أدق للضوء المتناثر. ومع ذلك ، ستكون بعض الأسطح أكثر حساسية لهذه التأثيرات ، مثل (1) الأسطح ذات طائرات الصورة ، حيث يمكن لهذه العيوب أن تخلق تركيزًا ، و (2) أسطح ذات مستويات طاقة عالية ، لأن هذه العيوب يمكن أن تزيد من امتصاص الطاقة وتدمر المنتج البصري. المواصفات الأكثر استخدامًا لجودة السطح هي مواصفات الخدش والتأليب الموضحة بواسطة ،. يتم تحديد أسماء الخدش عن طريق مقارنة الخدوش على السطح بسلسلة من الخدوش القياسية المقدمة في ظروف الإضاءة التي يتم التحكم فيها. وبالتالي ، بدلاً من وصف الخدوش الفعلية ، يقارنها اسم الخدش بالخدوش القياسية بناءً على مواصفات MIL. ومع ذلك ، ترتبط أسماء الحفر مباشرة بالنقاط أو الحفر الصغيرة على السطح. يتم حساب أسماء الحفر بقسمة قطر الحفر في ميكرون على 10. عادةً ما تعتبر مواصفات حفرة الخدش بين 80 و 50 جودة قياسية ، وما بين 60 و 40 ستكون دقيقة الجودة ، وما بين 20 و 10 سيتم اعتبارها عالية الدقة.

2. التسطيح السطح

P> التسطيح السطحي هو نوع من المواصفات لقياس دقة السطح ، والذي يستخدم لقياس انحراف الأسطح المسطحة مثل المرايا أو قطع النوافذ أو الموشورات أو المرايا المسطحة. يمكنك قياس هذا الانحراف باستخدام الكريستال المسطح البصري ، وهو مستوى مرجعي عالي الجودة وعالي الدقة لمقارنة نعومة العينات. عندما يتم وضع السطح المسطح للمنتج البصري تحت الاختبار ضد الكريستال المسطح البصري ، تظهر الشرائط ، الشكل الذي يشير إلى نعومة سطح المنتج البصري تحت الاختبار. إذا كانت الخطوط متباعدة بالتساوي وهي خطوط مستقيمة متوازية ، فإن السطح البصري المختبر يكون على الأقل مسطحًا مثل الكريستال المسطح البصري المرجعي. إذا كانت الخطوط منحنية ، فإن عدد الخطوط بين خطين متقطعين (خط متقطع واحد من المماس إلى منتصف الخط والخط المتقطع الآخر الذي يمر عبر نقطة نهاية نفس الخط) يشير إلى خطأ في السلاسة. تقاس الانحرافات في السلاسة عادة من حيث قيم التموج (λ) ، والتي تتكون من أطوال موجية متعددة لمصدر الاختبار. شريطٌ واحد يتوافق مع نصف طول موجي. سلاسة 1λ تشير إلى مستوى جودة عام ؛ سلاسة λ/4 تشير إلى مستوى جودة دقيق ؛ وسلاسة λ/20 تشير إلى مستوى جودة عالي الدقة.

3. رقم الفتحة

رقم الفتحة هو نوع من المواصفات لقياس دقة السطح ، والذي ينطبق على الأسطح البصرية المنحنية أو الأسطح ذات القدرة. يشبه اختبار عدد الفتحة اختبار التسطيح في أن السطح يقارن بسطح مرجعي مع نصف قطر انحناء جامع. باستخدام نفس مبدأ التداخل الناتج عن الفجوة بين سطحين ، يتم استخدام نمط تداخل مخطط للإشارة إلى انحراف سطح الاختبار عن السطح المرجعي. سينتج الانحراف عن المرجع سلسلة من الحلقات تسمى حلقات نيوتن. كلما زاد عدد الحلقات ، زاد الانحراف. عدد الحلقات الداكنة أو الساطعة ، بدلاً من العدد الإجمالي للحلقات الداكنة والمضيئة ، يساوي ضعف الخطأ في الطول الموجي.

4. عدم الانتظام

عدم الانتظام هو نوع من المواصفات التي تقيس دقة السطح وتصف انحراف شكل السطح عن شكل سطح مرجعي. يتم قياس عدم الانتظام بنفس طريقة رقم الفتحة. عدم الانتظام هو خط دائري كروي يتكون من مقارنة سطح الاختبار بسطح مرجعي. عندما يكون للسطح عدد فتحات أكثر من 5 خطوط ، سيكون من الصعب اكتشاف أشكال صغيرة غير منتظمة أصغر من خط واحد. لذلك ، من الشائع تحديد نسبة عدد الفتحات إلى عدم انتظام السطح بحيث تكون تقريبًا يستخدم تشطيب السطح ، المعروف أيضًا باسم خشونة السطح ، لقياس بعض المخالفات الصغيرة للسطح. عادة ما تكون نتيجة لعمليات التلميع السيئة. الأسطح الخشنة تميل إلى أن تكون أكثر مقاومة للتآكل من الأسطح الملساء وقد لا تكون مناسبة لبعض التطبيقات ، خاصة في التطبيقات التي تستخدم الليزر أو في البيئات شديدة الحرارة ، بسبب إمكانية حدوث فواصل صغيرة أو عيوب في موقع التنوي. يشير تحمل الإنتاج البالغ 50 ، RMS لتشطيب السطح إلى متوسط الجودة ، في 20 ، RMS يشير إلى الجودة الدقيقة ، وفي 5 ، RMS يشير إلى الجودة العالية.

مواصفات المواد

1. مؤشر الانكسار

معامل الانكسار للوسط هو نسبة سرعة الضوءفي فراغ لسرعة الضوء في الوسط. ويتراوح انكسار الزجاج عموما من ، إلى مؤشر ، ونطاق مؤشر الانكسار لزجاج الرؤية أصغر إلى حد ما من نطاق الزجاج المحسن لإضاءة الأشعة تحت الحمراء. على سبيل المثال ، يوجد معامل انكسار (زجاج مرئي للأغراض العامة) من الجرمانيوم (زجاج الأشعة تحت الحمراء للأغراض العامة) مؤشر انكسار يساوي ، ومؤشر الانكسار للزجاج البصري خاصية مهمة لأن قوة السطح البصري مشتقة من الفرق بين نصف قطر السطح البصري انحناء السطح ومؤشر الانكسار للوسط على جانبي السطح. يحدد مصنع الزجاج عدم التجانس مثل التباين في معامل الانكسار للزجاج. يتم تحديد عدم التجانس وفقًا لمختلف الدرجات ، حيث ترتبط الدرجة وعدم التجانس عكسيًا ببعضها البعض ، مع انخفاض عدم التجانس مع زيادة الدرجة.

2. معامل التفريق

خاصية مادية أخرى للزجاج هي معامل التبعثر ، والذي يستخدم لتحديد كمية التبعثر التي يقدمها الزجاج. إنه مؤشر الانكسار للمادة عند الأطوال الموجية f (486.1nm) و d (587.6nm) و c (656.3nm) (المعادلة 3). (4) يتراوح نطاق قيم معامل التفرق لـ vd = our عادة بين 25 و 65. عندما يكون معامل التبعثر للزجاج أكبر من 55 (أقل من التبعثر) ، يعتبر الزجاج زجاج كورونا ، في حين أن الزجاج ذو معاملات التبعثر أقل من 50 (أكثر من التبعثر) تعتبر زجاج صوان. بسبب التفرق ، يختلف مؤشر الانكسار للزجاج حسب الطول الموجي. النتيجة الأكثر أهمية للتشتتات هي أن الطول البؤري للنظام سيكون مختلفًا قليلاً لأطوال موجية مختلفة للضوء. عتبة الضرر بالليزر h3> عتبة الضرر بالليزر هي الحد الأقصى من طاقة الليزر التي يمكن تحملها بواسطة سطح كل منطقة قبل تلف الليزر. كل من الليزر النبضي وأشعة الليزر المستمرة (CW) لها عتبات تلف ليزر مقابلة. تعد عتبات التلف بالليزر من المواصفات المادية المهمة جدًا للمرايا نظرًا لحقيقة استخدامها بالاقتران مع منتجات الليزر بدلاً من أي بصريات أخرى ، ومع ذلك ، أي بصريات من درجة الليزر ستوفر عتبات. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك جهاز ليزر تي: ياقوت مع حد لقيمة الضرر البالغ aj/cm2 @ نبضات عاكسة من الفيمتوثانية و 100 كيلو وات/سم 2 CW. وهذا يشير إلى أن العاكس يمكنه تحمل تكرار ليزر نابض فيمتوثانية عالي الوارد بكثافة طاقة تبلغ 0.5 جول لكل سنتيمتر مربع ، أو ليزر CW عالي الطاقة بكثافة طاقة تبلغ 100 كيلو وات لكل سنتيمتر مربع. إذا كانت حزمة الليزر مركزة على مساحة أصغر ، فيجب النظر في التدابير لضمان عدم تجاوز الحد الإجمالي بالقيمة المحددة.

على الرغم من وجود مجموعة من مواصفات الإنتاج والسطح والمواد الأخرى ، يمكن تجنب الارتباك بشكل كبير إذا تم فهم المواصفات البصرية الأكثر استخدامًا. العدسات والمرايا والنوافذ والفلاتر والمستقطبات والموشير وbeamsplitters وحواجز شبكية والألياف البصرية لديها مجموعة متنوعة من السمات ، لذا فإن فهم كيفية ارتباطهم ببعضهم البعض وكيف سيؤثر ذلك على الأداء العام للنظام سيساعدك على اختيار أفضل المكونات لدمجها في تطبيقاتك البصرية أو التصويرية أو الإلكترونية البصرية.