Mencari
idDua prisma dapat meninggalkan garis pemolesan yang sama dengan gambar yang sama dan masih berperilaku berbeda di dalam instrumen yang sudah jadi. Kaca jarang menjadi alasannya. Toleransi sudut, bentuk permukaan yang dipoles, dan cara lapisan bertahan terhadap sinar sebenarnya menentukan apakah bagian tersebut dapat bertahan selama bertahun-tahun atau keluar dari spesifikasi dalam beberapa bulan.
Prisma optik adalah benda padat transparan yang dibatasi oleh permukaan datar dan dipoles yang bertemu pada sudut tertentu. Cahaya yang memasuki satu permukaan dibiaskan pada batas kaca-udara, melewati material, dan kemudian dibiaskan lagi pada permukaan keluar atau dipantulkan secara internal, sehingga berkas cahaya dapat dibelokkan, didispersikan, diputar atau dilipat di dalam volume yang sangat kecil.
Definisi prisma optik: elemen transparan padat dengan setidaknya dua permukaan datar yang dipoles, digunakan untuk menyimpang, membubarkan, memutar atau memantulkan cahaya melalui pembiasan terkontrol dan refleksi internal total.
Dalam sistem praktis, definisi tunggal tersebut mencakup lima pekerjaan yang berbeda, dan setiap pekerjaan mendorong spesifikasi yang berbeda ke bagian depan gambar:
- Menyimpang sinar dengan sudut tetap, paling sering 90 atau 180 derajat
- Menyebarkan cahaya putih ke dalam panjang gelombang terpisah untuk pengukuran
- Melipat jalur optik yang panjang menjadi selubung mekanis pendek
- Memutar atau membalikkan gambar tanpa menambahkan lensa
- Memisahkan, menggabungkan, atau mengambil sampel berkas untuk pemantauan
Bagaimana Prisma Optik Membelokkan Cahaya
Prisma membelokkan cahaya karena kaca mempunyai indeks bias yang lebih tinggi dibandingkan udara, sehingga sinar berubah arah pada setiap permukaan poles yang dilintasinya.
Besarnya perubahan tersebut mengikuti hukum Snell, yang diterapkan dua kali: sekali saat masuk, sekali saat keluar. Simpangan total bergantung pada sudut puncak prisma, indeks bias bahan, dan panjang gelombang cahaya. Karena indeks meningkat seiring dengan memendeknya panjang gelombang, cahaya biru lebih menyimpang daripada cahaya merah, dan sinar yang meninggalkan prisma menyebar ke dalam suatu spektrum. Setiap prisma pendispersi, mulai dari demonstrasi di kelas hingga bagian depan spektrometer, bekerja berdasarkan prinsip tersebut.
Refleksi internal total memberi prisma peran kedua. Pada N-BK7, sudut kritis berada pada sekitar 41,2 derajat, sehingga cahaya yang mengenai permukaan internal 45 derajat dipantulkan hampir tanpa kehilangan dan tanpa lapisan logam apa pun. Prisma sudut siku-siku yang digunakan dengan cara ini menggantikan cermin, menghilangkan risiko degradasi lapisan, dan menjaga sinar pantulan pada posisi tetap relatif terhadap permukaan pintu masuk.
Prisma sama sisi 60 derajat di N-BK7 menghasilkan deviasi minimum sekitar 38,7 derajat pada 587,6 nm. Geser sudut puncak sebanyak satu menit busur dan sinar keluar juga ikut bergeser, itulah sebabnya gambar prisma mengutip sudut dalam menit busur dan detik busur, bukan dalam milimeter.
Jenis Prisma Optik dan Kegunaannya
Kebanyakan tatanan prisma terbagi dalam tujuh geometri standar, dan masing-masing diatur oleh spesifikasi pengendalian yang berbeda.
| Tipe prisma | Tindakan optik | Aplikasi khas | Spesifikasi untuk dikendalikan |
| Prisma sudut kanan | Menyimpangkan sinar 90 derajat dengan refleksi internal, atau 180 derajat bila digunakan berpasangan | Periskop, jendela bidik, beam steering | Sudut antara kedua kaki dan kerataan sisi miring |
| Prisma Porro | Dua refleksi internal, deviasi 180 derajat, ereksi gambar | Teropong, instrumen observasi | Toleransi sudut pasangan yang cocok |
| Prisma atap | Deviasi 90 derajat dengan pemasangan gambar di sepanjang tepi atap | Teleskop kompak, kamera | Kesalahan sudut atap dalam detik busur dan batas chip tepi atap |
| Prisma merpati | Memutar gambar dua kali kecepatan rotasi mekanis | Teleskop penyelarasan, interferometer | Paralelisme muka akhir dan rasio panjang terhadap bukaan |
| Prisma Pellin-Broca | Deviasi konstan 90 derajat pada satu panjang gelombang yang dipilih | Spektroskopi, pemilihan panjang gelombang | Sudut puncak dan dispersi material |
| Prisma pendispersi sama sisi | Memisahkan panjang gelombang dengan pembiasan | Spektrometri, penyetelan laser, pengajaran optik | Sudut puncak, homogenitas kaca, kualitas permukaan |
| Prisma baji | Deviasi sinar yang kecil dan terkendali | Kemudi balok, koreksi optik | Sudut baji dalam menit busur |
Geometri hanya setengah dari spesifikasi. Prisma sudut siku-siku yang sama dapat dilengkapi dengan kaki yang dipoles atau digerinda halus, dengan atau tanpa lapisan anti-reflektif, dan dengan toleransi sudut yang berbeda berdasarkan urutan besarnya antara tingkat umum dan tingkat presisi.
Jika suatu desain menggunakan beberapa prisma secara seri, toleransinya akan bertambah, bukan rata-ratanya. Sepasang prisma Porro yang masing-masing dapat diterima tetap dapat menghasilkan gambar miring atau diputar saat dipasang bersamaan.
Rentang Prisma Optik untuk Arah dan Dispersi Cahaya Kustom Jelajahi prisma optik dan blok pemandu cahaya untuk mengarahkan, memantulkan, atau menyebarkan cahaya dalam spektrometer, mikroskop, teleskop, layar, dan koreksi aberasi. Lihat Produk → Spesifikasi Pembeli Harus Verifikasi Sebelum Memesan
Lima spesifikasi menentukan apakah prisma berfungsi dalam suatu sistem: toleransi sudut, kerataan permukaan, kualitas permukaan, bukaan jernih, dan kinerja pelapisan. Segala sesuatu yang lain pada gambar adalah nomor dua dari kelima hal itu.
| Spesifikasi | Kisaran tipikal | Apa jadinya jika itu salah |
| Toleransi sudut | Umum 3 menit busur, presisi 30 detik busur, presisi tinggi 5 detik busur | Kesalahan penunjuk sinar yang tidak dapat diperbaiki sepenuhnya oleh penyesuaian pemasangan |
| Kerataan permukaan | Seperempat gelombang hingga sepersepuluh gelombang pada 632,8 nm | Distorsi muka gelombang, ukuran titik diperbesar, resolusi hilang |
| Kualitas permukaan | 60-40 penggali gores umum, 20-10 untuk penggunaan laser | Menyebar, cacat lapisan, mengurangi ambang kerusakan |
| Hapus bukaan | 80 hingga 90 persen dimensi wajah | Vignet dan kliping balok di bagian tepinya |
| talang | 0,2 hingga 0,5 mm pada 45 derajat | Edge chipping yang menjadi sumber pencar permanen |
| Pelapisan | Anti-reflektif di bawah 0,5 persen per permukaan | Pantulan hantu, kehilangan throughput, kegagalan pelapisan di bawah daya |
Kesalahan sudut sebesar 30 detik busur menggeser balok sekitar 0,15 mm setelah menempuh jarak satu meter. Kalikan itu di seluruh permukaan dalam kereta lipat dan itu tidak lagi menjadi toleransi abstrak dan menjadi masalah keselarasan yang terlihat di bangku tes.
Inspeksi masuk adalah tempat termurah untuk mengetahui kesalahan tersebut. Urutan pendek dan berulang menangkap hampir semua hal yang mencapai jalur produksi:
- Cocokkan sertifikat material dan nilai indeks dengan gambar sebelum pengukuran dimulai.
- Ukur sudut pada goniometer atau autokolimator saat bagian tersebut masih dalam bungkus pelindungnya.
- Periksa gambar permukaan dengan interferometer pada aperture jernih penuh, tidak hanya pada bagian tengah.
- Verifikasi transmisi lapisan atau reflektansi pada panjang gelombang desain dan konfirmasikan ambang batas kerusakan untuk sinar berdenyut.
- Catat dimensi, chamfer, dan ketertelusuran lot dalam log inspeksi sehingga kegagalan selanjutnya dapat ditelusuri ke suatu batch.
Versi lebih lengkap dari daftar periksa ini, yang ditulis untuk tim pengadaan dan desain, dijelaskan di kami panduan untuk memilih prisma optik khusus .
Bahan dan Pelapis yang Mengubah Kinerja
N-BK7 tetap menjadi material prisma default untuk pekerjaan inframerah-dekat dan tampak; silika leburan, safir, dan kaca indeks tinggi mengambil alih ketika stabilitas termal, jangkauan transmisi, atau dispersi lebih penting daripada biaya.
Pelapisan mengubah kinerja seperti halnya substrat, dan trade-off biasanya ditentukan oleh kekuatan pancaran sinar dan bukan oleh biaya saja.
Prisma tidak dilapisi
- Refleksi Fresnel sekitar 4 persen per permukaan di N-BK7
- Biaya unit terendah dan waktu tunggu terpendek
- Tidak ada lapisan pelapis yang mudah rusak atau terbakar
- Dapat diterima untuk pekerjaan penerangan, penglihatan, dan demonstrasi berdaya rendah
Prisma berlapis anti-reflektif
- Refleksi di bawah 0,5 persen untuk satu lapisan, di bawah 0,2 persen untuk desain broadband
- Throughput yang lebih tinggi di seluruh rakitan multi-prisma
- Mengurangi gambar hantu dan cahaya liar
- Ambang batas kerusakan harus ditentukan untuk penggunaan laser berdenyut
Untuk laser berdenyut, ambang batas kerusakan lapisan lebih penting daripada transmisi. Kehilangan empat persen energi mudah diterima; lapisan yang gagal pada aliran sinar yang dihasilkan akan mengakhiri jalur cahaya secara permanen.
Dimana Prisma Optik Digunakan
Prisma optik muncul di mana pun balok harus dilipat, dibelah, atau distabilkan di dalam ruang terbatas, dan bagian yang sama sering kali digunakan untuk industri yang terlihat tidak berhubungan di atas kertas.
- Pencitraan medis dan endoskopi , di mana rakitan prisma melipat jalur gambar di dalam tabung yang lebarnya hanya beberapa milimeter
- Penginderaan otomotif dan LiDAR , di mana prisma mengarahkan dan membelah balok tanpa ada bagian yang bergerak
- Spektroskopi dan penyetelan laser , di mana prisma pendispersi memisahkan panjang gelombang untuk pengukuran
- Teropong, teleskop dan periskop , tempat prisma Porro, atap, dan Merpati mendirikan dan memutar gambar
- Pelipatan sinar laser pada peralatan mesin , di mana prisma sudut kanan yang dilapisi menjaga jalur sinar tetap pendek
- Visi mesin dan interferometri , di mana kerataan dan stabilitas sudut mendorong akurasi pengukuran
Di dalam endoskopi medis, rakitan prisma harus melipat jalur optik sebesar 90 derajat di dalam wadah yang diukur dalam milimeter. Kualitas tepi dan geometri pemasangan sama pentingnya dengan gambar optik, karena sudut yang terkelupas pada skala tersebut melemparkan hamburan langsung ke dalam gambar.
Prisma jarang digunakan sendiri. Mereka biasanya dipasangkan dengan lensa yang melakukan pemfokusan sementara prisma menangani arah, dispersi, atau orientasi, sehingga satu perakitan sering kali memerlukan kedua komponen yang ditentukan dengan anggaran penyelarasan yang sama.
Rentang Lensa Optik untuk Aplikasi Fokus, Kolimasi, dan Kustom Telusuri lensa optik dari tipe plano-cembung hingga non-bola kompleks untuk keamanan, pengukuran, elektronik konsumen, sistem laser, dan aplikasi otomotif khusus. Lihat Produk → Apa yang Harus Dikirim Dengan RFQ Prisma
Kutipan prisma hanya seakurat gambar yang dilampirkan. Harga pemasok bertentangan dengan tumpukan toleransi, bukan berdasarkan bentuk, sehingga gambar yang tidak lengkap menghasilkan harga yang empuk atau bagian yang gagal pada saat kedatangan.
Spesifikasi optik
- Nilai material dan indeks
- Sudut puncak dengan toleransi
- Kerataan permukaan at the test wavelength
- Kualitas permukaan penggalian awal
- Hapus bukaan as a percentage of face
- Pelapisan curve and required reflectance or transmission
Spesifikasi mekanis
- Dimensi luar dengan toleransi
- talang size and angle
- Memasang wajah dan tepi referensi
- Tanda orientasi untuk perakitan
- Batasan berat untuk bangunan di udara atau genggam
Informasi komersial
- Prototipe dan jumlah produksi
- Tingkat laporan inspeksi diperlukan
- Kebutuhan pengemasan dan penanganan ruang bersih
- Jadwal pengiriman dan tujuan
- Persyaratan ketertelusuran lot
Harga prototipe dan produksi untuk prisma yang sama seringkali berbeda sebesar 30 persen atau lebih per buah. Perkakas, perlengkapan pemblokiran, dan proses pelapisan diamortisasi dengan jumlah yang berbeda, sehingga mengutip setiap tahap secara terpisah memberikan gambaran yang lebih jelas daripada angka gabungan tunggal.
Kirimkan gambar bersama dengan panjang gelombang pengoperasian dan kekuatan pancaran ke kami tim teknik dan tinjauan toleransi biasanya dapat diselesaikan bersamaan dengan kutipan, bukan setelah bagian pertama tiba.
Pertanyaan Yang Sering Diajukan Tentang Prisma Optik
Apa perbedaan antara prisma optik dan lensa?
Lensa memiliki permukaan melengkung dan membentuk bayangan melalui cahaya konvergen atau divergen. Prisma memiliki permukaan datar yang dipoles dan mengubah arah, penyebaran, atau orientasi cahaya tanpa membentuk gambar dengan sendirinya. Keduanya sering digabungkan dalam satu rakitan: prisma melipat dan mengarahkan jalur, lensa melakukan pemfokusan.
Seberapa ketatkah toleransi sudut prisma?
Bekerja mundur dari anggaran sistem. Penerangan umum dan instrumen penglihatan biasanya bertahan beberapa menit busur. Pencitraan, metrologi, dan interferometri biasanya memerlukan 30 detik busur atau lebih baik. Sebuah prisma yang berada di dalam rakitan multi-elemen yang harus tetap sejajar terhadap suhu mungkin memerlukan 5 detik busur, dan desain dudukan harus mendukungnya.
Bahan apa yang harus saya pilih untuk prisma?
N-BK7 mencakup sebagian besar pekerjaan tampak dan inframerah dekat pada suhu sedang. Silika yang menyatu cocok dengan transmisi ultraviolet yang dalam, stabilitas termal, dan ketahanan terhadap kerusakan laser yang lebih tinggi. Safir mampu menangani lingkungan yang keras dan pita inframerah dengan mengorbankan pemrosesan yang lebih sulit. Kaca indeks tinggi seperti N-SF11 memberikan deviasi yang lebih besar dari sudut puncak yang lebih kecil, yang membuat prisma pendispersi tetap kompak.
Bisakah prisma custom diproduksi dalam jumlah kecil?
Ya. Pembuatan prototipe yang terdiri dari beberapa bagian merupakan hal yang rutin, dan faktor pembatasnya biasanya adalah ukuran batch pelapisan dan perkakas yang diperlukan untuk memblokir dan memoles geometri yang tidak biasa. Memberikan gambar lengkap dengan toleransi pada penyelidikan pertama memperpendek jalur dari kutipan ke artikel pertama.
Mintalah laporan inspeksi sebelum Anda berdebat tentang harga. Prisma murah yang gagal dalam pemeriksaan artikel pertama menghabiskan lebih banyak waktu program yang hilang dibandingkan prisma yang ditentukan dengan benar.
苏公网安备 32041102000130 号