프로젝트에 적합한 맞춤형 광학 프리즘을 선택하는 방법

프리즘 기하학이 잘못되었습니다. 굴절률이 일치하지 않습니다. 작동 파장에서 성능이 저하되는 코팅입니다. 이러한 실수 중 하나라도 전체 광학 시스템을 손상시킬 수 있으며 맞춤형 광학 프리즘을 사용하면 오류 마진은 본질적으로 0입니다. 주문하기 전에 올바른 전화를 걸기 위한 실용적인 프레임워크는 다음과 같습니다.

모양이 아닌 광학 기능으로 시작하세요

엔지니어가 저지르는 가장 흔한 실수는 프리즘 기하학으로 선도하는 것입니다. 올바른 시작점은 광학 작업입니다. 빔의 방향을 바꾸거나, 이미지를 반전시키거나, 빛을 파장별로 분할하거나, 광 가이드의 출력을 시준하고 있습니까? 각 기능은 특정 프리즘 제품군에 매핑됩니다.

• 빔 편향(90°): 직각 프리즘은 내부 전반사를 사용하여 미러 코팅 없이 빛의 방향을 바꾸므로 레이저 정렬 및 소형 기기 설계에 이상적입니다.
• 측면 이동 없이 이미지 반전: 비둘기 프리즘은 프리즘 자체 회전 각도의 두 배로 이미지를 회전시키며, 회전 광학 어셈블리 및 내시경 시스템에 널리 사용됩니다.
• 쌍안경과 거리계의 정립상: Porro 및 지붕 프리즘(예: Amici)은 광학 경로를 접고 이미지 방향을 동시에 수정하여 소형의 장초점 기기를 가능하게 합니다.
• 스펙트럼 분산: 등변 프리즘과 Pellin-Broca 프리즘은 분광계와 파장 선택기에 필수적인 각도 정밀도로 파장을 분리합니다.
• 가벼운 균질화 및 안내: 광 가이드 블록은 조명을 고르게 분배하고 혼합합니다. 이는 프로젝터, HUD 및 머신 비전 조명기의 중요한 구성 요소입니다.

광학 기능을 고정하면 기하학이 자연스럽게 따라옵니다. 카탈로그 형태의 기능을 리버스 엔지니어링하려는 시도는 전체 시스템을 괴롭히는 타협으로 이어집니다.

재료 선택: 되돌릴 수 없는 결정

재료는 굴절률, 투과 범위, 열 거동 및 기계적 내구성을 모두 한 번에 결정합니다. 맞춤형 광학 프리즘을 위한 가장 일반적인 세 가지 기판은 각각 고유한 적용 범위를 갖습니다.

BK7은 비용에 민감한 가시광선 애플리케이션의 기본입니다. 시스템이 UV 대역에서 작동하거나 열 구배로 인해 BK7 요소에서 초점이 이동하는 경우 용융 실리카가 필요합니다. 사파이어는 프리미엄을 제공하지만 경도(Mohs 9)와 중적외선 깊숙한 곳에 도달하는 투과 창을 제공하므로 국방 센서, 산업용 레이저 창 및 마모되기 쉬운 모든 표면에 적합한 선택입니다. 다음과 페어링된 애플리케이션의 경우 동일한 광학 경로에 있는 정밀 광학 창 , 구성 요소 전체에서 기판 제품군을 일치시키면 시스템 수준에서 열팽창 불일치가 방지됩니다.

공차: 실제로 필요한 것을 지정하십시오.

공차를 과도하게 지정하면 비용이 많이 듭니다. 이를 과소 지정하는 것은 재앙입니다. 맞춤형 광학 프리즘 오더를 위해 결정해야 할 주요 매개변수는 다음과 같습니다.

• 각도 공차: 표준 작업장 작업은 ±3각분을 유지합니다. 정밀 작업은 ±30각초에 이릅니다. 고급 레이저 및 계측 프리즘에는 ±1각초가 필요할 수 있으며 이는 리드 타임이 길고 비용이 더 높다는 것을 의미합니다. 시스템 오류 예산에 실제로 필요한 것만 지정하십시오.
• 표면 평탄도: 테스트 파장(λ)의 분수로 표시됩니다. λ/4는 대부분의 이미징 응용 분야를 포괄합니다. 간섭계 또는 파면에 민감한 시스템에는 λ/10 또는 λ/20이 필요합니다.
• 표면 품질(스크래치 파기): 60-40은 대부분의 기기에 허용됩니다. 레이저 손상 임계값 적용 및 반사 방지 코팅 표면에는 종종 20-10 이상이 필요합니다.
• 투과파면 오류(TWE): 응집성 빔 경로 내부의 프리즘의 경우 TWE(일반적으로 λ RMS로 지정됨)가 지배적인 측정 기준입니다. 이는 표면 수치만 사용하는 것보다 시스템 성능과 더 직접적으로 연결됩니다.

내부 간섭계 테스트를 갖춘 공급업체는 배송 전에 TWE를 확인할 수 있습니다. 항상 테스트 보고서를 요청하세요. 특히 프리즘이 들어가는 경우에는 더욱 그렇습니다. 프리즘과 정밀 광학 렌즈를 결합한 시스템 .

코팅: 모든 것을 바꾸는 마지막 5%

코팅되지 않은 BK7 표면은 인터페이스당 입사광의 약 4%를 반사합니다. 두 개의 굴절 표면이 있는 직각 프리즘은 단일 반사가 발생하기 전에 거의 8%의 처리량을 잃을 수 있습니다. 반사 방지(AR) 코팅은 지정된 대역에서 이를 표면당 0.5% 미만으로 줄입니다. 이는 모든 전송 필수 시스템에서 의미 있는 이득입니다.

AR 코팅 외에도 내부 전반사를 신뢰할 수 없는 경우(예: 빔 각도가 TIR 원뿔 외부로 떨어지는 경우) 프리즘 내부 반사 표면에 향상된 알루미늄 또는 금 코팅이 필요할 수 있습니다. 고출력 펄스 시스템에는 레이저 손상 임계값(LDT) 코팅이 필수입니다. 공급업체에 파장, 편광 상태, 입사각 및 피크 플루언스를 지정하십시오. 이러한 매개변수는 단지 파장만이 아니라 코팅 설계를 함께 정의합니다. 광학 유리 필터 동일한 어셈블리에서 프리즘과 함께 통합된 경우 종종 코팅 실행을 공유하므로 함께 주문하면 비용을 줄일 수 있습니다.

환경 및 장착 조건

환경적 요인을 설계에 고려하지 않으면 광학대에서 완벽하게 작동하는 프리즘이 현장에서 작동하지 않을 수 있습니다. 사양을 마무리하기 전에 대답해야 할 주요 질문은 다음과 같습니다.

• 작동 온도 범위 및 변화율(열충격 위험)
• 습도 및 화학물질 노출(코팅 접착력 및 유리 내구성)
• 진동 및 충격 하중(마운팅 인터페이스 설계 - 접착, 클램핑 또는 운동학)
• 진공 호환성(접합 프리즘 어셈블리에 사용되는 시멘트에서 가스 방출)

방위, 항공우주 또는 실외 산업 시스템의 경우 견고한 내구성 코팅이 적용된 용융 실리카 및 사파이어 기판은 네 가지 기준 모두에서 표준 유리보다 성능이 뛰어납니다. 귀하의 프로젝트에 관련된 경우 레이저, 반도체 또는 자동차 광학 응용 분야를 위한 맞춤형 광학 프리즘 , 전체 환경 범위를 미리 문서화하면 적격성 테스트 후 비용이 많이 드는 재설계를 피할 수 있습니다.

맞춤형 공급업체와 협력

맞춤형 광학 프리즘의 품질은 귀하가 제공하는 정보에 따라 결정됩니다. 전체 사양 패키지에는 GD&T 설명선, 기판 지정, 표면 품질 요구 사항, 코팅 사양(파장, AOI, 편광) 및 환경 조건이 포함된 치수 도면이 포함되어야 합니다. 불완전한 도면을 단순히 받아들이는 것이 아니라 명확한 질문을 하는 공급업체는 일반적으로 부품이 예상대로 작동하는 공급업체입니다.

맞춤형 프리즘의 리드 타임은 기판 가용성, 허용 오차 요구 사항 및 코팅 복잡성에 따라 2주에서 8주까지 다양합니다. 프로젝트 일정이 확정된 경우 긴 조달 주기가 필요한 사양을 확정하기 전에 자재 재고 및 코팅 용량에 대해 논의하세요.

처음에 올바른 프리즘을 얻는 것은 과도한 엔지니어링이 아니라 모든 매개변수를 시스템의 실제 요구 사항에 더도 덜도 말고 맞추는 것입니다.