Optisk prismaguide: typer, material, beläggningar och inköpskontroller

En köpare skickar ut en offertförfrågan för 500 rätvinkliga prismor: 20 mm ben, N-BK7-glas, en 90-graders strålvarv och nästan inget annat på ritningen. Tre offerter kommer tillbaka inom en vecka och landar 40 procent från varandra. Gapet är sällan glaset. Det är vinkeltoleransen, antalet belagda ytor, fasspecifikationen och om hypotenusan är polerad för total inre reflektion eller helt enkelt vänsterslipad.

Prismor beter sig artigt i en klassrumsdemonstration och oförlåtande i en riktig församling. Ett 30-bågsekunders vinkelfel ser ofarligt ut på ett inspektionsintyg och förvandlas till en synlig punktförskjutning när strålen rör sig ytterligare 600 mm genom systemet. Det är hela anledningen till att denna komponent förtjänar en specifikationskonversation snarare än en prisjämförelse.

Vad ett optiskt prisma gör med en stråle

Ett optiskt prisma är ett transparent fast material med plana, polerade ytor som ändrar ljusets riktning, väg eller spektralinnehåll genom brytning, total intern reflektion eller båda.

Tre mekanismer gör nästan allt arbete, och var och en ställer olika krav på delen.

Refraktion. Ljusböjar vid varje luftglasgränssnitt. Avvikelsen beror på spetsvinkeln och brytningsindexet, så vinkeltolerans och indextolerans staplas ovanpå varandra.
Dispersion. Indexet skiftar med våglängden, vilket är anledningen till att blått ljus lämnar ett spridande prisma i en bredare vinkel än rött. Viktigt i spektroskopi, oönskat i en bildbana där den visar sig som färgkanter.
Total intern reflektion. Ljus som möter en glas-luft-gräns bortom den kritiska vinkeln reflekteras med mycket hög effektivitet och behöver ingen beläggning. Haken är att ett fingeravtryck, en dammfilm eller en fin repa på det ansiktet tyst omvandlar reflektion till spridning.

90 grader Strålsväng producerad av ett standard rätvinkligt prisma

10 bågsekunder Vinkeltolerans typisk för prismor av bildbehandling; interferometri kräver tätare

4 procent Ljus förloras vid varje obelagd luftglasyta vid normalt infall

Arbetsdefinition: ett prisma omdirigerar eller separerar ljus genom platta polerade ytor. Om delen arbetar genom en krökt yta är det en lins, och ritningen, metrologin och prisstrukturen förändras med den enda skillnaden.

De viktigaste prismatyperna och jobbet var och en utför

Prismatyp följer den ljusbana du behöver, så formen ska väljas sist och funktionen först.

Vanliga optiska prismatyper och ljusvägsjobbet var och en utför.
Rättvinklat prisma	Böjer en stråle 90 grader genom total intern reflektion eller en spegelvänd hypotenusa	Periskop, kamerasökare, balkfällning på kompakta bänkar	Om hypotenusan är polerad för TIR eller belagd
Duva prisma	Roterar en bild utan att invertera den	Bildrotation i snurrande fästen, interferometrar	Längd-till-öppningsförhållande och rotationsaxeluppriktning
Penta prisma	Håller en konstant 90-graders avvikelse även när prismat lutar	Inriktningsverktyg, avståndsmätare, mätoptik	Avvikelsestolerans snarare än en enda vinkelsiffra
Takprisma	Inverterar bilden medan den optiska banan vikas	Kikare, kikare	Takkantskvalitet och om fasbeläggning krävs
Liksidigt spridande prisma	Separerar vitt ljus i dess våglängdskomponenter	Spektroskopi, våglängdsval, undervisningsbänkar	Spetsvinkel, materialspridning, ytplanhet
Kilprisma	Styr en stråle med en liten fast vinkel	Strålstyrning, linjegeneratorer, vägkorrigering	Kilvinkel och avvikelsens riktning
Polariserande stråldelarkub	Delar ljus efter polarisationstillstånd	Laseroptik, interferometri, mikroskopi	Släckningsförhållande och cementskiktskvalitet

Två prismor kan se identiska ut och ändå specificeras på helt olika språk. Ett rätvinkligt prisma som används som en vikspegel bedöms på avvikelsevinkel och transmitterad vågfront; samma kub som används som spridningselement bedöms på spetsvinkel, indexhomogenitet och inre spänning.

Optiska prismor och ljusledarblock Bläddra bland allmänna optiska prismor och ljusledarblock, med prismavinkel, brytningsindex och materialöverväganden som är relevanta för att jämföra rätvinkliga och pentaprismors beteende. Visa produkt →

Pentaprismor håller en 90-graders avvikelse även när huset lutar flera bågminuter. Där ett rätvinkligt prisma skulle driva med monteringsböjning, håller ett pentaprisma linjen, vilket är anledningen till att det visas i inriktnings- och handhållna avståndsinstrument.

Material- och beläggningsval som avgör prestanda

Material- och beläggningsval anger transmission, termisk stabilitet och livslängd, och de flyttar offerten mer än de flesta köpare förväntar sig vid första granskning.

N-BK7

Standard för synligt och nära infrarött arbete. Bra homogenitet, bred tillgänglighet och måttlig kostnad, med ett index runt 1,517 vid 587 nm.

Smält kiseldioxid

Lägre termisk expansion och användbar UV-transmission. Föredraget för högeffektlaserbanor och för instrument där en 40 graders svängning inte får flytta strålen.

Varje obelagd luftglasyta förlorar ungefär 4 procent av ljuset vid normalt infall, så ett fyrsidigt prisma utan beläggning kan släppa mer än 15 procent innan strålen når sensorn. Bredbandiga antireflexbeläggningar minskar det till långt under 1 procent per yta, men de multiplicerar risken: vidhäftning, fuktbeständighet och laserskadetröskel måste nu specificeras och testas yta för yta.

Specifikationer att verifiera innan du godkänner en ritning

Sju specifikationer avgör om ett prisma fungerar i din montering, och fem av dem saknas vanligtvis vid den första ritningsrevisionen.

Vinkeltolerans och referensyta

Ange vinkeln, toleransen i bågminuter eller bågsekunder och från vilken sida mätningen utgår.

Ytform och sänd vågfront

Flathet i fransar för varje ansikte; vågfrontsfel för cementerade kuber och stråldelare.

Ytkvalitet per ansikte

Scratch-dig gäller per yta. Hypotenusan hos ett TIR-prisma förtjänar vanligtvis en snävare grad än ingångsytan.

Mått, fas och kantspån

Fasbredd och maximalt tillåten spånstorlek skyddar både hanteringsutbyte och beläggningsutbyte.

Beläggningsspecifikation

Reflektionsmål, infallsvinkelområde, våglängdsband, adhesionstestmetod och skadetröskel där så är relevant.

Materialklass

Indexhomogenitet, bubbel- och inneslutningsklass och intern stress för polarisationskänsliga banor.

Miljö- och städkrav

Fuktexponering, termisk cykling och vilka lösningsmedel slutanvändaren kommer att rengöra optiken med.

En vinkeltolerans utan angiven referensyta är en oavslutad specifikation. Två leverantörer kan både leverera 10 bågsekunder och ändå skicka delar som inte kommer att bytas ut, eftersom de mätt från olika ytor med olika fixturer.

Där prismor misslyckas efter leverans

De flesta fältfel på prismor spårar tillbaka till beläggningsvidhäftning, kantspån eller kontaminering på en total-inre reflekterande yta snarare än till bulkglaset.

Beläggningens vidhäftningsförlust efter rengöring, vanligtvis kopplat till val av lösningsmedel eller avtorkningsteknik.
Kantspån som uppstår efter ultraljudsrengöring, eftersom avfasningen aldrig skrevs in i ritningen.
Cementskiktsnedbrytning i stråldelarkuber som utsätts för fukt eller kortvågigt ljus.
Termisk drift där ett aluminiumhus och ett glasprisma expanderar i olika takt.
Kontaminering på TIR-hypotenusan, som omvandlar reflektion till spridning utan några synliga skador.

Ett 0,2 mm spån inuti den genomskinliga öppningen på ett litet prisma tar bort mycket mer ljus än samma chip på kanten av ett 50 mm fönster. Fasnings- och kantspångränser hör hemma i anbudsförfrågan, inte i samtalet efter leverans.

Formuleringen spelar lika stor roll som siffrorna, och vår checklista för prismaköp går igenom klausulerna som är värda att kopiera till en inköpsorder.

Skaffa anpassade prismor utan att förlora toleransen

Leverantörsfrågan som spelar roll är inte priset per styck, utan om leverantören kan hålla vinkeltoleransen över hela partiet och bevisa det med data.

Changzhou Haolilai Photo-Electricity (HLL) har producerat precisionsoptik sedan 1998 från en 35 000 kvadratmeter stor anläggning i Changzhou National High-Tech Zone, med mer än 300 anställda, ISO 9001:2015, ISO 14001:2015 och IATF 16949 certifiering för precisionsteknik, optiskt certifiering och exportcertifiering för mer avancerade objektiv. än 20 länder. Dess prismalinje sitter bredvid linser, fönster, speglar och wafers, så ett prisma och dess närliggande optik kan citeras mot en toleransstapel.

Innan du godkänner ett prov, begär en första artikelrapport som namnger vinkelmätningsmetoden, en beläggningskurva för varje belagd yta, ett vidhäftningstestprotokoll och en provtagningsplan som täcker varje produktionsparti snarare än en handplockad del.

Custom Optical Lenses and Lens Components

Anpassade optiska linser och linskomponenter Granska anpassade optiska linsalternativ i olika former och storlekar, med specifikationsdetaljer som är användbara när du förbereder provgodkännanden och RFQ-krav. Visa produkt →

Lägg referensytan, mätmetoden och provtagningsplanen i RFQ. Dessa tre rader förhindrar fler tvister än någon prisförhandling som följer på dem.

Ritningar och toleransfrågor kan skickas via kontaktsida ; en pdf med referenssidan markerad är värd mer än tre e-postmeddelanden med beskrivning.

Vanliga frågor

Hur skiljer sig ett optiskt prisma från ett vanligt glasblock?

Ett prisma definieras av dess specifikation, inte dess kontur. Optiska prismor bär planhet och vinkeltoleranser i bågminuter eller bågsekunder, ett graderat material med kontrollerade bubblor och spänningar, definierad ytkvalitet per yta och vanligtvis en beläggning. Ett glasblock med samma dimensioner har inget av dessa.

Vilken vinkeltolerans ska jag begära?

Utgå från systemfelsbudgeten, inte från en katalogsida. Avbildnings- och belysningsvägar är vanligtvis bekväma vid 30 bågsekunder till 1 bågminut, medan interferometri och strålstyrningsenheter ofta behöver några bågsekunder. Namnge alltid referensytan och mätmetoden.

Vilket glas passar ett prisma med synligt ljus?

N-BK7 täcker de flesta synliga och nära-infraröda arbeten till måttlig kostnad. Välj smält kiseldioxid för djup UV-överföring, högeffektlaservägar eller breda temperatursvängningar och safir där infraröd överföring eller nötningsbeständighet dominerar.

Ska beläggning komma före eller efter cementering?

Invändiga ytor måste beläggas före cementering, vilket innebär att beläggningsutbytet och cementutbytet är separata risker som staplas. Designa kuben så att kritiska beläggningar sitter på utvändiga ytor där det är möjligt, och bekräfta cementhärdningen utan att belasta de belagda ytorna.

Prismkostnad följer tolerans, inte storlek. Fixa funktionen, ange referensytan och ange beläggning per yta, så kommer nästa uppsättning citat äntligen att vara jämförbar.