Söka
svTvå prismor kan lämna samma polerlinje med identiska ritningar och ändå bete sig olika inuti ett färdigt instrument. Glaset är sällan anledningen. Vinkeltolerans, figuren på de polerade ytorna och hur beläggningen överlever den verkliga strålen avgör om delen håller inriktningen i flera år eller går ur spec inom månader.
Ett optiskt prisma är ett genomskinligt material som begränsas av plana, polerade ytor som möts i definierade vinklar. Ljus som kommer in i en yta bryts vid glas-luft-gränsen, färdas genom materialet och bryts sedan antingen igen vid utgångsytan eller reflekteras internt, så en stråle kan avvikas, spridas, roteras eller vikas in i en mycket liten volym.
Optisk prismadefinition: ett solidt transparent element med minst två plana polerade ytor, som används för att avvika, sprida, rotera eller reflektera ljus genom kontrollerad brytning och total intern reflektion.
I praktiska system täcker den enstaka definitionen fem olika jobb, och varje jobb skjuter en annan specifikation till framsidan av ritningen:
- Avvika en stråle med en fast vinkel, oftast 90 eller 180 grader
- Spridning av vitt ljus i separata våglängder för mätning
- Vikning av en lång optisk bana till ett kort mekaniskt hölje
- Rotera eller invertera en bild utan att lägga till linser
- Dela, kombinera eller ta prov av en stråle för övervakning
Hur ett optiskt prisma böjer ljus
Ett prisma böjer ljus eftersom glas har ett högre brytningsindex än luft, så strålen ändrar riktning vid varje polerad yta den korsar.
Storleken på den förändringen följer Snells lag, tillämpad två gånger: en gång vid inresa, en gång vid utfart. Total avvikelse beror på prismats spetsvinkel, materialets brytningsindex och ljusets våglängd. Eftersom index stiger när våglängden förkortas, avviker blått ljus mer än rött ljus, och strålen som lämnar prismat sprids till ett spektrum. Varje spridande prisma, från ett klassrumsdemonstration till en spektrometers frontend, fungerar på den principen.
Total intern reflektion ger prismor en andra roll. I N-BK7 ligger den kritiska vinkeln på cirka 41,2 grader, så ljus som träffar en inre 45 graders yta reflekteras nästan utan förlust och utan någon metallbeläggning. Ett rätvinkligt prisma som används på detta sätt ersätter en spegel, tar bort risken för beläggningsförsämring och håller den reflekterade strålen i ett fast läge i förhållande till ingångsytan.
Ett 60 graders liksidigt prisma i N-BK7 ger en minsta avvikelse på ungefär 38,7 grader vid 587,6 nm. Förskjut apexvinkeln med en bågminut och utgångsstrålen skiftar med den, varför prismaritningar anger vinklar i bågminuter och bågsekunder snarare än i millimeter.
Typer av optiska prismor och vad var och en gör
De flesta prismaordningar delas in i sju standardgeometrier, och var och en styrs av en annan styrspecifikation.
| Prisma typ | Optisk verkan | Typisk tillämpning | Specifikation för kontroll |
| Rättvinklat prisma | Avviker strålen 90 grader genom intern reflektion, eller 180 grader när den används i par | Periskop, sökare, strålstyrning | Vinkel mellan de två benen och hypotenusans flathet |
| Porro prisma | Två inre reflektioner, 180 graders avvikelse, bildresning | Kikare, observationsinstrument | Matchad parvinkeltolerans |
| Takprisma | 90 graders avvikelse med bildresning längs en takkant | Kompakta teleskop, kameror | Takvinkelfel i bågsekunder och takkantsspångräns |
| Duva prisma | Roterar bilden med två gånger den mekaniska rotationshastigheten | Inriktningsteleskop, interferometrar | Ändsidans parallellitet och förhållandet mellan längd och bländare |
| Pellin-Broca prisma | 90 graders konstant avvikelse vid en vald våglängd | Spektroskopi, våglängdsval | Spetsvinkel och materialspridning |
| Liksidigt spridande prisma | Separerar våglängder genom brytning | Spektrometri, laseravstämning, undervisning i optik | Spetsvinkel, glashomogenitet, ytkvalitet |
| Kilprisma | Liten, kontrollerad strålavvikelse | Strålstyrning, optisk korrigering | Kilvinkel i bågminuter |
Geometri är bara hälften av specifikationen. Samma rätvinkliga prisma kan levereras med polerade eller finslipade ben, med eller utan antireflexbeläggning, och med vinkeltoleranser som skiljer sig med en storleksordning mellan en generell gradering och en precisionsgrad.
När en konstruktion använder flera prismor i serie, blir toleranserna sammansatta snarare än genomsnittet ut. Ett par Porro-prismor som var och en är acceptabla på egen hand kan fortfarande producera en lutad eller roterad bild när de monteras ihop.
Optisk prisma för anpassad ljusriktning och spridning Utforska optiska prismor och ljusledarblock för att rikta, reflektera eller sprida ljus i spektrometrar, mikroskop, teleskop, displayer och aberrationskorrigering. Visa produkt → Specifikationer Köpare bör verifiera innan de beställer
Fem specifikationer avgör om ett prisma fungerar i ett system: vinkeltolerans, ytplanhet, ytkvalitet, klar öppning och beläggningsprestanda. Allt annat på ritningen är sekundärt till dessa fem.
| Specifikation | Typiskt utbud | Vad händer om det är fel |
| Vinkeltolerans | 3 bågminuter generellt, 30 bågsekunders precision, 5 bågsekunders hög precision | Strålpekningsfel som ingen monteringsjustering helt kan korrigera |
| Ytans planhet | Kvartsvåg till en tiondels våg vid 632,8 nm | Vågfrontsförvrängning, förstorad fläckstorlek, förlorad upplösning |
| Ytkvalitet | 60-40 scratch-dig general, 20-10 för laseranvändning | Spridning, beläggningsdefekter, minskad skadetröskel |
| Klar bländare | 80 till 90 procent av ansiktsdimensionen | Vinjettering och balkklippning i kanterna |
| Fasning | 0,2 till 0,5 mm vid 45 grader | Kantflisning som blir en permanent spridningskälla |
| Beläggning | Antireflex under 0,5 procent per yta | Spökreflektioner, genomströmningsförlust, beläggningsfel under ström |
Ett 30 bågsekunders vinkelfel förskjuter strålen med cirka 0,15 mm efter en meters rörelse. Multiplicera det över ytorna i ett hopfällbart tåg och det slutar vara en abstrakt tolerans och blir ett synligt inriktningsproblem på testbänken.
Inkommande inspektion är det billigaste stället att fånga dessa fel. En kort, repeterbar sekvens fångar nästan allt som når en produktionslinje:
- Matcha materialcertifikatet och indexbetyget med ritningen innan någon mätning påbörjas.
- Mät vinkeln på en goniometer eller autokollimator medan delen fortfarande är i sitt skyddande omslag.
- Kontrollera ytan med en interferometer över hela öppningen, inte bara i mitten.
- Verifiera beläggningstransmission eller reflektans vid designvåglängden och bekräfta skadetröskeln för pulsade strålar.
- Anteckna dimensioner, fas och partispårbarhet i inspektionsloggen så att ett senare fel kan spåras till en batch.
En fullständigare version av denna checklista, skriven för inköps- och designteam, finns i vår guide för att välja ett anpassat optiskt prisma .
Material och beläggningar som förändrar prestanda
N-BK7 förblir standardprismamaterialet för synligt och nära-infrarött arbete; smält kiseldioxid, safir och högindexglas tar över när termisk stabilitet, transmissionsräckvidd eller spridning betyder mer än kostnaden.
Beläggning förändrar prestanda lika mycket som substratet gör, och avvägningen avgörs vanligtvis av stråleffekt snarare än av kostnaden ensam.
Obelagd prisma
- Fresnelreflektion på cirka 4 procent per yta i N-BK7
- Lägsta enhetskostnad och kortast ledtid
- Inget beläggningsskikt som bryts ned eller bränns
- Acceptabelt för belysning, visning och demonstrationsarbete med låg effekt
Antireflexbelagd prisma
- Reflektion under 0,5 procent för ett enda lager, under 0,2 procent för bredbandsdesign
- Högre genomströmning över flerprismaenheter
- Reducerade spökbilder och ströljus
- Skadetröskel måste anges för pulsad laseranvändning
För pulsade lasrar är tröskeln för beläggningsskada viktigare än överföring. Att förlora fyra procent av energin är lätt att acceptera; en beläggning som misslyckas vid den fluens din stråle levererar avslutar ljusvägen permanent.
Där optiska prismor används
Optiska prismor dyker upp varhelst en stråle måste vikas, delas eller stabiliseras inom ett begränsat utrymme, och samma del tjänar ofta industrier som ser orelaterade ut på papper.
- Medicinsk avbildning och endoskopi , där prismaenheter viker bildbanan inuti rör som bara är några millimeter breda
- Automotive sensing och LiDAR , där prismor styr och delade strålar utan några rörliga delar
- Spektroskopi och laserjustering , där spridande prismor separerar våglängder för mätning
- Kikare, teleskop och periskop , där Porro, tak och Dove prismor reser och roterar bilder
- Laserstrålevikning på verktygsmaskiner , där ett belagt rätvinkligt prisma håller strålbanan kort
- Maskinseende och interferometri , där planhet och vinkelstabilitet driver mätnoggrannheten
Inuti ett medicinskt endoskop måste prismaenheten vika den optiska banan 90 grader i ett hölje mätt i millimeter. Kantkvalitet och monteringsgeometri spelar nästan lika stor roll som den optiska figuren, eftersom ett avhugget hörn i den skalan kastar spridning rakt in i bilden.
Prismor används sällan ensamma. De är normalt ihopkopplade med linser som gör fokuseringen medan prismat hanterar riktning, spridning eller orientering, så en enda montering behöver ofta båda komponenterna specificerade mot samma inriktningsbudget.
Optisk linsserie för fokusering, kollimering och anpassade applikationer Bläddra bland optiska linser från plankonvexa till komplexa icke-sfäriska linser för säkerhet, mätning, konsumentelektronik, lasersystem och anpassade fordonstillämpningar. Visa produkt → Vad du ska skicka med en prisma RFQ
Ett prismacitat är bara så exakt som ritningen som bifogas den. Leverantörer prissätter mot toleransstapeln, inte mot formen, så en ofullständig ritning ger antingen ett vadderat pris eller en del som misslyckas vid ankomst.
Optisk specifikation
- Material och indexbetyg
- Spetsvinkel med tolerans
- Ytans planhet at the test wavelength
- Skrapgrävande ytkvalitet
- Klar bländare as a percentage of face
- Beläggning curve and required reflectance or transmission
Mekanisk specifikation
- Yttermått med toleranser
- Fasning size and angle
- Monteringsytor och referenskanter
- Orienteringsmärken för montering
- Viktgräns för luftburna eller handhållna konstruktioner
Kommersiell information
- Prototyp och produktionsmängder
- Besiktningsrapportnivå krävs
- Förpacknings- och renrumshanteringsbehov
- Leveransschema och destination
- Krav på spårbarhet för partier
Prototyp- och produktionspriser för samma prisma skiljer sig ofta med 30 procent eller mer per styck. Verktyg, blockerande fixturer och beläggningskörningar skrivs av över olika kvantiteter, så att citera varje steg separat ger en tydligare bild än en enskild blandad figur.
Skicka ritningen tillsammans med den operativa våglängden och stråleffekten till vår ingenjörsteam och toleransgranskningen kan vanligtvis slutföras vid sidan av offerten, snarare än efter att de första delarna anländer.
Vanliga frågor om optiska prismor
Vad är skillnaden mellan ett optiskt prisma och en lins?
En lins har böjda ytor och bildar en bild genom att konvergera eller divergera ljus. Ett prisma har plana polerade ytor och ändrar ljusets riktning, spridning eller orientering utan att bilda en bild av sig själv. De två kombineras ofta i en enhet: prismat viker och orienterar banan, linsen gör fokuseringen.
Hur snäv ska prismavinkeltoleransen vara?
Arbeta baklänges från systembudgeten. Allmän belysning och visningsinstrument tolererar vanligtvis några bågminuter. Imaging, metrologi och interferometri behöver normalt 30 bågsekunder eller bättre. Ett prisma som sitter inuti en flerelementsenhet som måste hållas inriktad över temperaturen kan behöva 5 bågsekunder, och monteringsdesignen måste stödja det.
Vilket material ska jag välja för ett prisma?
N-BK7 täcker de flesta synliga och nära-infraröda arbeten vid måttlig temperatur. Fuserad kiseldioxid passar djup ultraviolett överföring, termisk stabilitet och högre motståndskraft mot laserskador. Sapphire hanterar tuffa miljöer och infraröda band till priset av hårdare bearbetning. Ett högindexglas som N-SF11 ger en större avvikelse från en mindre spetsvinkel, vilket gör att spridande prismor håller sig kompakta.
Kan specialprismor tillverkas i små kvantiteter?
Ja. Prototypkörningar av några delar är rutinmässiga, och de begränsande faktorerna är vanligtvis beläggningssatsstorlekar och verktygen som behövs för att blockera och polera en ovanlig geometri. Att tillhandahålla en komplett ritning med toleranser vid den första förfrågan förkortar vägen från offert till första artikel.
Be om besiktningsprotokollet innan ni bråkar om priset. Ett billigt prisma som inte klarar inspektionen av första artikeln kostar mer i förlorad programtid än vad ett korrekt angivet någonsin kommer att göra.
苏公网安备 32041102000130 号