Якасць паверхні
Якасць паверхні аптычнай паверхні апісвае яе касметычны выгляд і ўключае ў сябе такія дэфекты, як драпіны і ямкі, або выемкі.У большасці выпадкаў гэтыя дэфекты паверхні з'яўляюцца чыста касметычнымі і істотна не ўплываюць на прадукцыйнасць сістэмы, аднак яны могуць выклікаць невялікую страту прапускной здольнасці сістэмы і невялікае павелічэнне рассеянага святла.Тым не менш, некаторыя паверхні больш адчувальныя да гэтых эфектаў, напрыклад: (1) паверхні на плоскасцях выявы, таму што гэтыя дэфекты знаходзяцца ў фокусе, і (2) паверхні, якія бачаць высокія ўзроўні магутнасці, таму што гэтыя дэфекты могуць выклікаць павышанае паглынанне энергіі і пашкоджанне аптычны.Самая распаўсюджаная спецыфікацыя, якая выкарыстоўваецца для якасці паверхні, - гэта спецыфікацыя скрэтч-дыг, апісаная MIL-PRF-13830B.Абазначэнне драпін вызначаецца шляхам параўнання драпін на паверхні з наборам стандартных драпін ва ўмовах кантраляванага асвятлення.Такім чынам, абазначэнне драпіны не апісвае фактычную драпіну, а параўноўвае яе са стандартызаванай драпінай у адпаведнасці з MIL-Spec.Аднак абазначэнне раскопа непасрэдна звязана з раскопам або невялікай ямкай на паверхні.Абазначэнне выемкі разлічваецца па дыяметры выемкі ў мікронах, падзеленым на 10. Характарыстыкі выемкі 80-50 звычайна лічацца стандартнай якасцю, 60-40 - дакладнасцю і 20-10 - высокай дакладнасцю.
| Табліца 6: Вытворчыя допускі для якасці паверхні | |
| Якасць паверхні (драпіна-капанне) | Ацэнка якасці |
| 80-50 | Тыповы |
| 60-40 | Дакладнасць |
| 40-20 | Высокая дакладнасць |
Плоскасць паверхні
Плоскасць паверхні - гэта тып спецыфікацыі дакладнасці паверхні, які вымярае адхіленне плоскай паверхні, напрыклад, люстэрка, акна, прызмы або плоскай лінзы.Гэта адхіленне можна вымераць з дапамогай аптычнай плоскай паверхні, якая з'яўляецца высакаякаснай, высокадакладнай плоскай эталоннай паверхняй, якая выкарыстоўваецца для параўнання плоскасці тэставага ўзору.Калі плоская паверхня доследнай оптыкі прылягае да аптычнай плоскасці, з'яўляюцца махры, форма якіх вызначае плоскасць паверхні даследуемай оптыкі.Калі паласы раўнамерна размешчаны, прамыя і паралельныя, то аптычная паверхня, якая выпрабоўваецца, па меншай меры, такая ж плоская, як эталонная аптычная плоская.Калі махры выгнутыя, колькасць палос паміж дзвюма ўяўнымі лініямі, адна датычная да цэнтра махры, а другая праходзіць праз канцы той самай махры, паказвае памылку плоскасці.Адхіленні плоскасці часта вымяраюцца ў значэннях хваль (λ), кратных даўжыні хвалі выпрабавальнай крыніцы.Адна паласа адпавядае ½ хвалі, г.зн. 1 λ эквівалентна 2 паласам.
| Табліца 7: Вытворчыя допускі на пляскатасць | |
| Пляскатасць | Ацэнка якасці |
| 1λ | Тыповы |
| λ/4 | Дакладнасць |
| λ/10 | Высокая дакладнасць |
Магутнасць
Магутнасць - гэта тып спецыфікацыі дакладнасці паверхні, прымяняецца да выгнутых аптычных паверхняў або паверхняў з магутнасцю.Гэта вымярэнне крывізны на паверхні оптыкі і адрозніваецца ад радыуса крывізны тым, што прымяняецца да мікрамаштабнага адхілення сферычнай формы лінзы.напрыклад, лічым, што радыус допуску крывізны вызначаецца як 100 +/-0,1 мм, пасля таго як гэты радыус будзе створаны, адшліфаваны і вымераны, мы выявім, што яго фактычная крывізна роўная 99,95 мм, што ўваходзіць у вызначаны механічны допуск.У гэтым выпадку мы ведаем, што фокусная адлегласць таксама правільная, бо мы дасягнулі правільнай сферычнай формы.Але тое, што радыус і фокусная адлегласць правільныя, не азначае, што аб'ектыў будзе працаваць так, як задумана.Такім чынам, недастаткова проста вызначыць радыус крывізны, але і кансістэнцыю крывізны - і гэта менавіта тое, што сіла прызначана для кантролю.Зноў выкарыстоўваючы той жа радыус 99,95 мм, згаданы вышэй, оптык, магчыма, пажадае дадаткова кантраляваць дакладнасць праламленага святла, абмежаваўшы магутнасць ≤ 1 λ.Гэта азначае, што па ўсім дыяметры не можа быць большага адхілення, чым 632,8 нм (1λ = 632,8 нм) у аднастайнасці сферычнай формы.Даданне гэтага больш строгага ўзроўню кантролю формы паверхні дапамагае пераканацца, што прамяні святла на адным баку лінзы не праламляюцца інакш, чым прамяні на другім баку.Паколькі мэтай можа быць дасягненне дакладнай факусіроўкі ўсяго падаючага святла, чым больш паслядоўная форма, тым больш дакладна святло будзе паводзіць сябе пры праходжанні праз лінзу.
Оптыкі вызначаюць памылку магутнасці ў тэрмінах хваль або палос і вымяраюць яе з дапамогай інтэрферометра.Ён выпрабоўваецца такім жа чынам, як і плоскасць, у тым сэнсе, што выгнутая паверхня параўноўваецца з эталоннай паверхняй з дакладна адкалібраваным радыусам крывізны.Выкарыстоўваючы той жа прынцып інтэрферэнцыі, выкліканай паветранымі прамежкамі паміж дзвюма паверхнямі, інтэрферэнцыйная карціна палос выкарыстоўваецца для апісання адхілення доследнай паверхні ад эталоннай (малюнак 11).Адхіленне ад эталоннага фрагмента створыць шэраг кольцаў, вядомых як кольцы Ньютана.Чым больш кольцаў, тым большае адхіленне.Колькасць цёмных або светлых кольцаў, а не сума светлых і цёмных кольцаў, адпавядае падвоенай колькасці хваль памылкі.
Малюнак 11: Памылка магутнасці праверана параўнаннем з эталоннай паверхняй або з дапамогай інтэрферометра
Памылка магутнасці звязана з памылкай радыуса крывізны наступным ураўненнем, дзе ∆R - памылка радыуса, D - дыяметр лінзы, R - радыус паверхні, а λ - даўжыня хвалі (звычайна 632,8 нм):
Памылка магутнасці [хвалі або λ] = ∆R D²/8R²λ
Малюнак 12: Памылка магутнасці адносна дыяметра супраць памылкі радыуса ў цэнтры
Нерэгулярнасць
Нерэгулярнасць улічвае невялікія змены маштабу на аптычнай паверхні.Як і магутнасць, яна вымяраецца праз хвалі або паласы і характарызуецца з дапамогай інтэрферометра.Канцэптуальна прасцей за ўсё думаць пра няроўнасці як пра спецыфікацыю, якая вызначае, наколькі аднастайна гладкай павінна быць аптычная паверхня.У той час як агульныя вымераныя пікі і спады на аптычнай паверхні могуць быць вельмі паслядоўнымі ў адной вобласці, іншы ўчастак оптыкі можа дэманстраваць значна большае адхіленне.У такім выпадку святло, праламленае лінзай, можа паводзіць сябе па-рознаму ў залежнасці ад таго, дзе яно праламляецца оптыкай.Таму няроўнасць з'яўляецца важным фактарам пры распрацоўцы лінзаў.На наступным малюнку паказана, як гэтае адхіленне формы паверхні ад ідэальна сферычнай можна ахарактарызаваць з дапамогай спецыфікацыі PV нераўнамернасці.
Малюнак 13: Вымярэнне нерэгулярнасці PV
Няроўнасць - гэта тып спецыфікацыі дакладнасці паверхні, які апісвае, як форма паверхні адхіляецца ад формы эталоннай паверхні.Ён атрымліваецца з таго ж вымярэння, што і магутнасць.Рэгулярнасць адносіцца да сферычнасці круглых палос, якія ўтвараюцца ў выніку параўнання доследнай паверхні з эталоннай.Калі магутнасць паверхні больш за 5 палос, цяжка выявіць невялікія няроўнасці менш за 1 палосу.Таму звычайная практыка вызначаць паверхні з стаўленнем магутнасці да нераўнамернасці прыкладна 5:1.
Малюнак 14: Плоскасць супраць магутнасці супраць няроўнасці
RMS Verses PV Магутнасць і нерэгулярнасць
Пры абмеркаванні магутнасці і нерэгулярнасці важна адрозніць два метады, з дапамогай якіх яны могуць быць вызначаны.Першае - гэта абсалютная велічыня.Напрыклад, калі оптыка вызначана як якая мае 1 няроўнасць хвалі, паміж самай высокай і самай нізкай кропкамі на аптычнай паверхні або ад піку да ўпадыны (PV) можа быць не больш чым 1 розніца хваль.Другі метад заключаецца ў вызначэнні магутнасці або нерэгулярнасці ў выглядзе 1 хвалі RMS (сярэднеквадратычнае) або сярэдняга.У гэтай інтэрпрэтацыі аптычная паверхня, якая вызначаецца як нерэгулярная 1-хвалевая сярэдняя квадратура, насамрэч можа мець пікі і спадыны, якія перавышаюць 1 хвалю, аднак пры вывучэнні ўсёй паверхні агульная сярэдняя няроўнасць павінна знаходзіцца ў межах 1 хвалі.
Увогуле, RMS і PV з'яўляюцца метадамі для апісання таго, наколькі добра форма аб'екта адпавядае яго распрацаванай крывізне, якая называецца "фігурай паверхні" і "шурпатасцю паверхні" адпаведна.Яны абодва разлічваюцца з адных і тых жа даных, напрыклад, вымярэння інтэрферометра, але значэнні зусім розныя.PV добра дае «найгоршы сцэнарый» для паверхні;RMS - гэта метад апісання сярэдняга адхілення фігуры паверхні ад патрэбнай або эталоннай паверхні.Сярэдняквадратычнае значэнне добра падыходзіць для апісання агульнай змены паверхні.Існуе не простая сувязь паміж PV і RMS.Аднак, як правіла, значэнне RMS складае прыблізна 0,2, такое ж строгае, як і несярэдняе значэнне, калі параўноўваць яго побач, г.зн. 0,1 хвалі нерэгулярнага PV эквівалентна прыблізна 0,5 хвалі RMS.
Аздабленне паверхні
Аздабленне паверхні, таксама вядомае як шурпатасць паверхні, вымярае невялікія няроўнасці на паверхні.Звычайна яны з'яўляюцца няшчасным пабочным прадуктам працэсу паліроўкі і тыпу матэрыялу.Нават калі оптыка лічыцца выключна гладкай з невялікімі няроўнасцямі на паверхні, пры разглядзе буйным планам сапраўднае мікраскапічнае даследаванне можа выявіць значныя варыяцыі тэкстуры паверхні.Добрай аналогіяй гэтага артэфакта з'яўляецца параўнанне шурпатасці паверхні з пяском наждачнай паперы.Нягледзячы на тое, што навобмацак самы дробны памер пяску можа здавацца гладкім і правільным, паверхня насамрэч складаецца з мікраскапічных пікаў і западзін, якія вызначаюцца фізічным памерам самога пяску.У выпадку з оптыкай «пясчынку» можна разглядаць як мікраскапічныя няроўнасці тэкстуры паверхні, выкліканыя якасцю паліроўкі.Шурпатыя паверхні, як правіла, зношваюцца хутчэй, чым гладкія, і могуць быць непрыдатнымі для некаторых прымянення, асабліва для лазераў або моцнага цяпла, з-за магчымых месцаў зараджэння, якія могуць з'явіцца ў дробных расколінах або недахопах.
У адрозненне ад магутнасці і нераўнамернасці, якія вымяраюцца ў хвалях або долях хвалі, шурпатасць паверхні, з-за асаблівага фокусу буйным планам на тэкстуры паверхні, вымяраецца ў ангстрэмах і заўсёды ў тэрмінах RMS.Для параўнання, для роўнасці аднаго нанаметра патрабуецца дзесяць ангстрэмаў, а для роўнасці адной хвалі - 632,8 нанаметраў.
Малюнак 15: Сярэдняквадратычнае вымярэнне шурпатасці паверхні
| Табліца 8: Вытворчыя допускі для аздаблення паверхні | |
| Шурпатасць паверхні (RMS) | Ацэнка якасці |
| 50Å | Тыповы |
| 20Å | Дакладнасць |
| 5Å | Высокая дакладнасць |
Перададзеная памылка хвалевага фронту
Перададзеная памылка хвалевага фронту (TWE) выкарыстоўваецца для ацэнкі прадукцыйнасці аптычных элементаў пры праходжанні святла.У адрозненне ад вымярэнняў формы паверхні, вымярэнні хвалевага фронту перадачы ўключаюць памылкі ад пярэдняй і задняй паверхні, кліну і аднастайнасці матэрыялу.Гэты паказчык агульнай прадукцыйнасці дазваляе лепш зразумець прадукцыйнасць оптыкі ў рэальным свеце.
У той час як многія аптычныя кампаненты правяраюцца індывідуальна на форму паверхні або спецыфікацыі TWE, гэтыя кампаненты непазбежна ўбудоўваюцца ў больш складаныя аптычныя зборкі з уласнымі патрабаваннямі да прадукцыйнасці.У некаторых прылажэннях дапушчальна спадзявацца на вымярэнні кампанентаў і допускі для прагназавання канчатковай прадукцыйнасці, але для больш патрабавальных прылажэнняў важна вымераць зборку ў гатовым выглядзе.
Вымярэнні TWE выкарыстоўваюцца для пацверджання таго, што аптычная сістэма створана ў адпаведнасці са спецыфікацыямі і будзе працаваць належным чынам.Акрамя таго, вымярэнні TWE можна выкарыстоўваць для актыўнага выраўноўвання сістэм, скарачэння часу зборкі і забеспячэння дасягнення чаканай прадукцыйнасці.
Paralight Optics уключае ў сябе сучасныя шліфавальныя і паліравальныя станкі з ЧПУ як для стандартных сферычных формаў, так і для асферычных і свабодных контураў.Выкарыстанне перадавой метралогіі, уключаючы інтэрферометры Zygo, профілометры, TriOptics Opticentric, TriOptics OptiSpheric і г.д., як для метралогіі ў працэсе, так і для канчатковай праверкі, а таксама наш шматгадовы вопыт у вырабе аптычных вырабаў і нанясенні пакрыццяў дазваляе нам вырашаць некаторыя з самых складаных і высокапрадукцыйная оптыка для задавальнення неабходных аптычных характарыстык кліентаў.
Каб атрымаць больш падрабязныя характарыстыкі, праглядзіце наш каталог оптыкі або прадстаўленых прадуктаў.
Час публікацыі: 26 красавіка 2023 г