Kualitas Permukaan
Kualitas permukaan permukaan optik menggambarkan tampilan kosmetiknya dan termasuk cacat seperti goresan dan lubang, atau galian.Dalam kebanyakan kasus, cacat permukaan ini murni kosmetik dan tidak mempengaruhi kinerja sistem secara signifikan, namun dapat menyebabkan sedikit kerugian pada throughput sistem dan peningkatan kecil pada hamburan cahaya.Namun, permukaan tertentu lebih sensitif terhadap efek ini seperti: (1) permukaan pada bidang gambar karena cacat ini berada dalam fokus dan (2) permukaan yang melihat tingkat daya tinggi karena cacat ini dapat menyebabkan peningkatan penyerapan energi dan kerusakan. optik.Spesifikasi yang paling umum digunakan untuk kualitas permukaan adalah spesifikasi penggalian awal yang dijelaskan oleh MIL-PRF-13830B.Penunjukan goresan ditentukan dengan membandingkan goresan pada permukaan dengan serangkaian goresan standar di bawah kondisi pencahayaan yang terkendali.Oleh karena itu penunjukan goresan tidak menggambarkan goresan yang sebenarnya, melainkan membandingkannya dengan goresan standar menurut MIL-Spec.Penunjukan penggalian, bagaimanapun, berhubungan langsung dengan penggalian, atau lubang kecil di permukaan.Penunjukan penggalian dihitung pada diameter penggalian dalam mikron dibagi 10. Spesifikasi penggalian awal 80-50 biasanya dianggap sebagai kualitas standar, kualitas presisi 60-40, dan kualitas presisi tinggi 20-10.
| Tabel 6: Toleransi Manufaktur untuk Kualitas Permukaan | |
| Kualitas Permukaan (scratch-dig) | Kelas Kualitas |
| 80-50 | Khas |
| 60-40 | Presisi |
| 40-20 | Presisi Tinggi |
Kerataan Permukaan
Kerataan permukaan adalah jenis spesifikasi akurasi permukaan yang mengukur deviasi permukaan datar seperti cermin, jendela, prisma, atau lensa plano.Penyimpangan ini dapat diukur menggunakan datar optik, yang merupakan permukaan referensi datar berkualitas tinggi dan presisi tinggi yang digunakan untuk membandingkan kerataan benda uji.Ketika permukaan datar dari optik uji ditempatkan pada bidang optik, muncul pinggiran yang bentuknya menentukan kerataan permukaan optik yang diperiksa.Jika pinggiran memiliki jarak yang sama, lurus, dan sejajar, maka permukaan optik yang diuji setidaknya sama datarnya dengan permukaan optik referensi.Jika pinggirannya melengkung, jumlah pinggiran antara dua garis imajiner, satu bersinggungan dengan pusat pinggiran dan satu melalui ujung pinggiran yang sama, menunjukkan kesalahan kerataan.Penyimpangan dalam kerataan sering diukur dalam nilai gelombang (λ), yang merupakan kelipatan dari panjang gelombang sumber pengujian.Satu pinggiran sesuai dengan ½ gelombang, yaitu, 1 λ setara dengan 2 pinggiran.
| Tabel 7: Toleransi Manufaktur untuk Kerataan | |
| Kebosanan | Kelas Kualitas |
| 1λ | Khas |
| λ/4 | Presisi |
| λ/10 | Presisi Tinggi |
Kekuatan
Daya adalah jenis spesifikasi akurasi permukaan, berlaku untuk permukaan optik melengkung, atau permukaan dengan daya.Ini adalah pengukuran kelengkungan pada permukaan optik dan berbeda dari jari-jari kelengkungan yang berlaku untuk deviasi skala mikro dalam bentuk bola lensa.misalnya, pertimbangkan jari-jari toleransi kelengkungan didefinisikan sebagai 100 +/- 0,1 mm, setelah jari-jari ini dibuat, dipoles dan diukur, kami menemukan kelengkungan sebenarnya menjadi 99,95 mm yang termasuk dalam toleransi mekanis yang ditentukan.Dalam hal ini, kita mengetahui bahwa panjang fokus juga tepat karena kita telah memperoleh bentuk sferis yang benar.Namun, hanya karena radius dan panjang fokus sudah benar, bukan berarti lensa akan berfungsi seperti yang dirancang.Oleh karena itu, tidak cukup hanya dengan menentukan jari-jari kelengkungan tetapi juga konsistensi kelengkungan – dan inilah tepatnya yang dirancang untuk dikendalikan oleh kekuatan.Sekali lagi dengan menggunakan radius 99,95mm yang sama yang disebutkan di atas, seorang ahli kacamata mungkin ingin lebih mengontrol keakuratan cahaya yang dibiaskan dengan membatasi daya hingga ≤ 1 λ.Ini berarti bahwa pada seluruh diameter, tidak boleh ada penyimpangan yang lebih besar dari 632,8 nm (1λ = 632,8 nm) dalam konsistensi bentuk bola.Menambahkan tingkat kontrol yang lebih ketat ini ke bentuk permukaan membantu memastikan bahwa sinar cahaya di satu sisi lensa tidak dibiaskan secara berbeda dari sisi lainnya.Karena tujuannya mungkin untuk mencapai fokus yang tepat dari semua cahaya insiden, semakin konsisten bentuknya, semakin tepat perilaku cahaya saat melewati lensa.
Ahli kacamata menentukan kesalahan daya dalam hal gelombang atau pinggiran dan mengukurnya menggunakan interferometer.Ini diuji dengan cara yang mirip dengan kerataan, di mana permukaan melengkung dibandingkan dengan permukaan referensi dengan radius kelengkungan yang sangat terkalibrasi.Menggunakan prinsip interferensi yang sama yang disebabkan oleh celah udara antara dua permukaan, pola interferensi pinggiran digunakan untuk menggambarkan deviasi permukaan uji dari permukaan referensi (Gambar 11).Penyimpangan dari potongan referensi akan menghasilkan serangkaian cincin, yang dikenal sebagai Cincin Newton.Semakin banyak cincin yang ada, semakin besar penyimpangannya.Jumlah cincin gelap atau terang, bukan jumlah terang dan gelap, sesuai dengan dua kali jumlah gelombang kesalahan.
Gambar 11: Kesalahan daya diuji dengan membandingkan ke permukaan referensi atau menggunakan interferometer
Kesalahan daya terkait dengan kesalahan dalam radius kelengkungan dengan persamaan berikut di mana ∆R adalah kesalahan radius, D adalah diameter lensa, R adalah radius permukaan, dan λ adalah panjang gelombang (umumnya 632,8nm):
Kesalahan Daya [gelombang atau λ] = ∆R D²/8R²λ
Gambar 12: Kesalahan Daya pada Diamater vs Kesalahan Radius di Pusat
Ketidakteraturan
Penyimpangan memperhitungkan variasi skala kecil pada permukaan optik.Seperti kekuatan, itu diukur dalam bentuk gelombang atau pinggiran dan dicirikan menggunakan interferometer.Secara konseptual, paling mudah untuk menganggap ketidakteraturan sebagai spesifikasi yang menentukan seberapa halus permukaan optik itu.Sedangkan puncak dan lembah yang diukur secara keseluruhan pada permukaan optik mungkin sangat konsisten di satu area, bagian optik yang berbeda mungkin menunjukkan penyimpangan yang jauh lebih besar.Dalam kasus seperti itu, cahaya yang dibiaskan oleh lensa dapat berperilaku berbeda tergantung di mana ia dibiaskan oleh optik.Oleh karena itu ketidakteraturan merupakan pertimbangan penting saat merancang lensa.Gambar berikut menunjukkan bagaimana deviasi bentuk permukaan ini dari yang bulat sempurna dapat dicirikan dengan menggunakan spesifikasi PV ketidakteraturan.
Gambar 13: Pengukuran Irregularity PV
Irregularity adalah jenis spesifikasi akurasi permukaan yang menggambarkan bagaimana bentuk permukaan menyimpang dari bentuk permukaan referensi.Itu diperoleh dari pengukuran yang sama dengan kekuatan.Keteraturan mengacu pada kebulatan pinggiran lingkaran yang terbentuk dari perbandingan permukaan uji dengan permukaan referensi.Ketika kekuatan suatu permukaan lebih dari 5 fringe, sulit untuk mendeteksi penyimpangan kecil kurang dari 1 fringe.Oleh karena itu, praktik umum untuk menentukan permukaan dengan rasio daya terhadap ketidakteraturan kira-kira 5:1.
Gambar 14: Kerataan vs Kekuatan vs Ketidakteraturan
RMS Ayat PV Power dan Irregularity
Saat membahas kekuasaan dan ketidakteraturan, penting untuk membedakan dua metode yang dapat digunakan untuk mendefinisikannya.Yang pertama adalah nilai absolut.Misalnya, jika suatu optik didefinisikan memiliki 1 ketidakteraturan gelombang, tidak boleh ada lebih dari 1 perbedaan gelombang antara titik tertinggi dan terendah pada permukaan optik atau puncak-ke-lembah (PV).Metode kedua adalah menentukan kekuatan atau ketidakteraturan sebagai 1 gelombang RMS (root mean squared) atau rata-rata.Dalam interpretasi ini, permukaan optik yang didefinisikan sebagai 1 gelombang RMS tidak teratur mungkin, pada kenyataannya, memiliki puncak dan lembah yang melebihi 1 gelombang, namun, ketika memeriksa permukaan penuh, ketidakteraturan rata-rata keseluruhan harus berada dalam 1 gelombang.
Secara keseluruhan, RMS dan PV keduanya merupakan metode untuk menggambarkan seberapa baik bentuk suatu objek cocok dengan kelengkungan yang dirancangnya, masing-masing disebut "gambar permukaan" dan "kekasaran permukaan".Keduanya dihitung dari data yang sama, seperti pengukuran interferometer, tetapi artinya sangat berbeda.PV bagus dalam memberikan "skenario kasus terburuk" untuk permukaan;RMS adalah metode untuk menggambarkan penyimpangan rata-rata dari gambar permukaan dari permukaan yang diinginkan atau referensi.RMS bagus untuk menggambarkan variasi permukaan secara keseluruhan.Tidak ada hubungan sederhana antara PV dan RMS.Namun sebagai aturan umum, nilai RMS kira-kira 0,2 seketat nilai non-rata-rata jika dibandingkan secara berdampingan, yaitu 0,1 gelombang PV tidak beraturan setara dengan sekitar 0,5 gelombang RMS.
Permukaan Selesai
Finishing permukaan, juga dikenal sebagai kekasaran permukaan, mengukur penyimpangan skala kecil pada permukaan.Mereka biasanya merupakan produk sampingan yang tidak menguntungkan dari proses pemolesan dan jenis bahan.Bahkan jika optik dianggap sangat halus dengan sedikit ketidakteraturan di permukaan, pada pemeriksaan jarak dekat, pemeriksaan mikroskopis yang sebenarnya dapat mengungkapkan banyak variasi dalam tekstur permukaan.Analogi yang baik dari artefak ini adalah membandingkan kekasaran permukaan dengan grit amplas.Sementara ukuran grit terbaik mungkin terasa halus dan teratur saat disentuh, permukaannya sebenarnya terdiri dari puncak dan lembah mikroskopis yang ditentukan oleh ukuran fisik grit itu sendiri.Dalam kasus optik, "pasir" dapat dianggap sebagai penyimpangan mikroskopis pada tekstur permukaan yang disebabkan oleh kualitas pemoles.Permukaan yang kasar cenderung aus lebih cepat daripada permukaan yang halus dan mungkin tidak cocok untuk beberapa aplikasi, terutama yang menggunakan laser atau panas yang hebat, karena kemungkinan situs nukleasi yang dapat muncul dalam retakan kecil atau ketidaksempurnaan.
Tidak seperti kekuatan dan ketidakteraturan, yang diukur dalam gelombang atau pecahan gelombang, kekasaran permukaan, karena fokus close-up yang ekstrim pada tekstur permukaan, diukur pada skala angstrom dan selalu dalam RMS.Sebagai perbandingan, dibutuhkan sepuluh angstrom untuk menyamai satu nanometer dan 632,8 nanometer untuk menyamai satu gelombang.
Gambar 15: Pengukuran RMS Kekasaran Permukaan
| Tabel 8: Toleransi manufaktur untuk Surface Finish | |
| Kekasaran Permukaan (RMS) | Kelas Kualitas |
| 50Å | Khas |
| 20Å | Presisi |
| 5Å | Presisi Tinggi |
Kesalahan Muka Gelombang yang Ditransmisikan
Kesalahan muka gelombang yang ditransmisikan (TWE) digunakan untuk memenuhi syarat kinerja elemen optik saat cahaya melewatinya.Tidak seperti pengukuran bentuk permukaan, pengukuran muka gelombang yang ditransmisikan mencakup kesalahan dari permukaan depan dan belakang, baji, dan homogenitas material.Metrik kinerja keseluruhan ini menawarkan pemahaman yang lebih baik tentang kinerja dunia nyata optik.
Sementara banyak komponen optik diuji secara individual untuk bentuk permukaan atau spesifikasi TWE, komponen ini pasti dibuat menjadi rakitan optik yang lebih kompleks dengan persyaratan kinerjanya sendiri.Dalam beberapa aplikasi dapat diterima untuk mengandalkan pengukuran dan toleransi komponen untuk memprediksi kinerja akhir, tetapi untuk aplikasi yang lebih menuntut, penting untuk mengukur rakitan as-built.
Pengukuran TWE digunakan untuk mengonfirmasi bahwa sistem optik dibangun sesuai spesifikasi dan akan berfungsi seperti yang diharapkan.Selain itu, pengukuran TWE dapat digunakan untuk menyelaraskan sistem secara aktif, mengurangi waktu perakitan, sambil memastikan kinerja yang diharapkan tercapai.
Paralight Optics menggabungkan penggiling dan pemoles CNC canggih, baik untuk bentuk bola standar, maupun kontur bentuk bebas dan asferis.Menggunakan metrologi canggih termasuk interferometer Zygo, profilometer, TriOptics Opticentric, TriOptics OptiSpheric, dll. untuk metrologi dalam proses dan inspeksi akhir, serta pengalaman kami selama bertahun-tahun dalam fabrikasi & pelapisan optik memungkinkan kami menangani beberapa masalah yang paling kompleks dan optik berkinerja tinggi untuk memenuhi spesifikasi optik yang dibutuhkan dari pelanggan.
Untuk spesifikasi lebih mendalam, silakan lihat optik katalog kami atau produk unggulan.
Waktu posting: Apr-26-2023