Paviršiaus kokybė
Optinio paviršiaus paviršiaus kokybė apibūdina jo kosmetinę išvaizdą ir apima tokius defektus kaip įbrėžimai ir duobės arba įdubimai.Daugeliu atvejų šie paviršiaus defektai yra tik kosmetiniai ir nedaro didelės įtakos sistemos veikimui, tačiau dėl jų gali sumažėti sistemos pralaidumas ir šiek tiek padidėti išsklaidyta šviesa.Tačiau tam tikri paviršiai yra jautresni šiems poveikiams, pavyzdžiui: (1) paviršiai vaizdo plokštumose, nes šie defektai yra sufokusuoti, ir (2) paviršiai, kuriuose matomas didelis galios lygis, nes šie defektai gali padidinti energijos sugėrimą ir žalą. optika.Dažniausia paviršiaus kokybės specifikacija yra MIL-PRF-13830B aprašyta įbrėžimų specifikacija.Įbrėžimų žymėjimas nustatomas lyginant paviršiaus įbrėžimus su standartinių įbrėžimų rinkiniu kontroliuojamo apšvietimo sąlygomis.Todėl įbrėžimų žymėjimas neapibūdina paties įbrėžimo, o lygina jį su standartizuotu įbrėžimu pagal MIL-Spec.Tačiau kasimo žymėjimas tiesiogiai susijęs su kasimu arba maža duobė paviršiuje.Kasimo žymuo apskaičiuojamas kasimo skersmenį mikronais padalijus iš 10. 80–50 įbrėžimų specifikacijos paprastai laikomos standartine kokybe, 60–40 tikslumo kokybe ir 20–10 didelio tikslumo kokybe.
| 6 lentelė. Paviršiaus kokybės leistinos nuokrypos | |
| Paviršiaus kokybė (įbrėžimai) | Kokybės laipsnis |
| 80-50 | Tipiškas |
| 60-40 | Tikslumas |
| 40-20 | Didelis tikslumas |
Paviršiaus lygumas
Paviršiaus lygumas yra paviršiaus tikslumo specifikacijos tipas, kuriuo matuojamas plokščio paviršiaus, pvz., veidrodžio, lango, prizmės ar plano lęšio, nuokrypis.Šis nuokrypis gali būti išmatuotas naudojant optinį plokščią, kuris yra aukštos kokybės, labai tikslus plokščias pamatinis paviršius, naudojamas bandinio plokštumui palyginti.Kai lygus bandomosios optikos paviršius prigludęs prie optinio plokščio, atsiranda kutais, kurių forma lemia tikrinamos optikos paviršiaus lygumą.Jei krašteliai yra tolygiai išdėstyti, tiesūs ir lygiagrečiai, tada bandomas optinis paviršius yra bent toks pat plokščias kaip etaloninis optinis plokščias.Jei pakraščiai yra išlenkti, kraštelių skaičius tarp dviejų įsivaizduojamų linijų, kurių viena liestinė yra pakraščio centre, o kita – per to paties pakraščio galus, rodo plokštumo paklaidą.Plokštumo nuokrypiai dažnai matuojami bangų vertėmis (λ), kurios yra bandomojo šaltinio bangos ilgio kartotiniai.Vienas pakraštys atitinka ½ bangos, ty 1 λ atitinka 2 pakraščius.
| 7 lentelė. Gamybos plokštumo tolerancijos | |
| Plokštumas | Kokybės laipsnis |
| 1λ | Tipiškas |
| λ/4 | Tikslumas |
| λ/10 | Didelis tikslumas |
Galia
Galia yra paviršiaus tikslumo specifikacijos tipas, taikomas lenktiems optiniams paviršiams arba paviršiams su galia.Tai optikos paviršiaus kreivumo matavimas ir skiriasi nuo kreivio spindulio tuo, kad taikomas lęšio sferinės formos mikro skalės nuokrypiui.Pavyzdžiui, apsvarstykite, kad kreivio tolerancijos spindulys yra apibrėžiamas kaip 100 +/-0,1 mm, kai šis spindulys yra sugeneruotas, nupoliruotas ir išmatuotas, faktinis jo kreivumas yra 99,95 mm, kuris patenka į nurodytą mechaninę toleranciją.Šiuo atveju žinome, kad židinio nuotolis taip pat yra teisingas, nes pasiekėme teisingą sferinę formą.Tačiau tai, kad spindulys ir židinio nuotolis yra teisingi, nereiškia, kad objektyvas veiks taip, kaip suprojektuotas.Todėl neužtenka tik apibrėžti kreivio spindulį, bet ir kreivio nuoseklumą – būtent tai ir yra skirta valdyti.Vėlgi, naudojant tą patį 99,95 mm spindulį, paminėtą aukščiau, optikas gali norėti toliau kontroliuoti lūžusios šviesos tikslumą, apribodamas galią iki ≤ 1 λ.Tai reiškia, kad per visą skersmenį sferinės formos konsistencijos nuokrypis negali būti didesnis nei 632,8 nm (1λ = 632,8 nm).Šio griežtesnio valdymo lygio pridėjimas prie paviršiaus formos padeda užtikrinti, kad šviesos spinduliai vienoje lęšio pusėje nesilūžtų kitaip nei kitoje pusėje.Kadangi tikslas gali būti tiksliai sufokusuoti visą krintančią šviesą, kuo nuoseklesnė forma, tuo tiksliau šviesa elgsis praeinant pro objektyvą.
Optikai nurodo galios paklaidą bangomis ar pakraščiais ir išmatuoja ją interferometru.Jis išbandomas panašiai kaip lygumas, kai išlenktas paviršius lyginamas su etaloniniu paviršiumi, kurio kreivės spindulys yra labai kalibruotas.Taikant tą patį trukdžių, kuriuos sukelia oro tarpai tarp dviejų paviršių, principą, trukdžių kraštelių raštas naudojamas apibūdinti bandomojo paviršiaus nuokrypį nuo atskaitos paviršiaus (11 pav.).Nukrypus nuo etaloninio kūrinio, bus sukurta žiedų serija, vadinama Niutono žiedais.Kuo daugiau žiedų, tuo didesnis nuokrypis.Tamsių arba šviesių žiedų skaičius, o ne šviesos ir tamsos suma, atitinka dvigubai didesnį paklaidos bangų skaičių.
11 pav. Galios paklaida patikrinta lyginant su etaloniniu paviršiumi arba naudojant interferometrą
Galios paklaida yra susijusi su kreivio spindulio paklaida pagal šią lygtį, kur ∆R yra spindulio paklaida, D yra lęšio skersmuo, R yra paviršiaus spindulys ir λ yra bangos ilgis (paprastai 632,8 nm):
Maitinimo klaida [bangos arba λ] = ∆R D²/8R²λ
12 pav. Maitinimo klaida per skersmenį ir spindulio klaida centre
Netvarkingumas
Dėl nelygybės atsižvelgiama į nedidelius optinio paviršiaus pokyčius.Kaip ir galia, ji matuojama bangomis arba pakraščiais ir apibūdinama naudojant interferometrą.Konceptualiai nelygumus lengviausia įsivaizduoti kaip specifikaciją, apibrėžiančią, kaip tolygiai lygus turi būti optinis paviršius.Nors bendros išmatuotos optinio paviršiaus smailės ir slėniai vienoje srityje gali būti labai vienodi, kitoje optikos dalyje gali būti daug didesnis nuokrypis.Tokiu atveju lęšio lūžta šviesa gali elgtis skirtingai, priklausomai nuo to, kur ją laužo optika.Todėl projektuojant lęšius svarbu atsižvelgti į nelygumus.Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kaip šis paviršiaus formos nuokrypis nuo idealiai sferinio gali būti apibūdintas naudojant nelygumo PV specifikaciją.
13 paveikslas: PV matavimas
Nelygumai yra paviršiaus tikslumo specifikacijos tipas, apibūdinantis, kaip paviršiaus forma nukrypsta nuo atskaitos paviršiaus formos.Jis gaunamas iš to paties matavimo kaip ir galia.Taisyklingumas reiškia apskritų kraštelių, susidarančių lyginant bandomąjį paviršių su atskaitos paviršiumi, sferiškumą.Kai paviršiaus galia yra didesnė nei 5 krašteliai, sunku aptikti mažus nelygumus, mažesnius nei 1 kraštelis.Todėl įprasta nurodyti paviršius, kurių galios ir nelygumo santykis yra maždaug 5:1.
14 pav. Plokštumas ir galia prieš nelygumus
RMS eilutės PV galia ir nereguliarumas
Aptariant galią ir nereguliarumą, svarbu išskirti du metodus, kuriais jie gali būti apibrėžti.Pirmasis yra absoliuti vertė.Pavyzdžiui, jei optika apibrėžiama kaip turinti 1 bangos netaisyklingumą, tarp aukščiausio ir žemiausio optinio paviršiaus taško arba nuo viršūnės iki slėnio (PV) gali būti ne daugiau kaip 1 bangos skirtumas.Antrasis metodas yra nurodyti galią arba nelygumą kaip 1 bangos RMS (root mean squared) arba vidurkį.Pagal šį aiškinimą optinis paviršius, apibrėžiamas kaip 1 bangos RMS netaisyklingas, iš tikrųjų gali turėti viršūnių ir slėnių, viršijančių 1 bangą, tačiau, nagrinėjant visą paviršių, bendras vidutinis nelygumas turi atitikti 1 bangą.
Apskritai, RMS ir PV yra abu metodai, skirti apibūdinti, kaip objekto forma atitinka jo suprojektuotą kreivumą, vadinamą „paviršiaus figūra“ ir „paviršiaus šiurkštumu“.Jie abu skaičiuojami iš tų pačių duomenų, pavyzdžiui, interferometro matavimo, tačiau reikšmės gana skirtingos.PV gerai pateikia „blogiausio atvejo scenarijų“ paviršiui;RMS yra vidutinio paviršiaus figūros nuokrypio nuo norimo arba atskaitos paviršiaus apibūdinimo metodas.RMS tinka bendram paviršiaus pokyčiui apibūdinti.Tarp PV ir RMS nėra paprasto ryšio.Tačiau pagal bendrą taisyklę RMS vertė yra maždaug 0,2 tokia pat griežta, kaip ir ne vidutinė vertė, kai lyginama viena su kita, ty 0,1 bangos netaisyklingos PV atitinka maždaug 0,5 bangos RMS.
Paviršiaus apdaila
Paviršiaus apdaila, taip pat žinoma kaip paviršiaus šiurkštumas, matuoja nedidelius paviršiaus nelygumus.Paprastai jie yra apgailėtinas poliravimo proceso ir medžiagos tipo šalutinis produktas.Net jei optika laikoma išskirtinai lygi, o paviršiuje yra nedidelių nelygumų, iš arti apžiūrėjus, faktinis mikroskopinis tyrimas gali atskleisti daug paviršiaus tekstūros skirtumų.Gera šio artefakto analogija yra palyginti paviršiaus šiurkštumą su švitrinio popieriaus smėliu.Nors smulkiausias smėlio dydis gali atrodyti lygus ir taisyklingas liesti, paviršių iš tikrųjų sudaro mikroskopinės smailės ir slėniai, kuriuos lemia fizinis paties smėlio dydis.Optikos atveju „smėlis“ gali būti laikomas mikroskopiniais paviršiaus tekstūros nelygumais, atsirandančiais dėl poliravimo kokybės.Šiurkštūs paviršiai linkę nusidėvėti greičiau nei lygūs paviršiai ir gali būti netinkami kai kurioms reikmėms, ypač naudojant lazerius ar intensyviai šildant, dėl galimų branduolių susidarymo vietų, kurios gali atsirasti mažuose įtrūkimuose ar netobulumuose.
Skirtingai nuo galios ir netaisyklingumo, kurie matuojami bangomis arba bangos dalimis, paviršiaus šiurkštumas dėl itin didelio dėmesio paviršiaus tekstūrai yra matuojamas angstremų skalėje ir visada RMS.Palyginimui, vienam nanometrui prireikia dešimt angstremų, o vienai bangai – 632,8 nanometrų.
15 pav. Paviršiaus šiurkštumo RMS matavimas
| 8 lentelė. Paviršiaus apdailos gamybos leistinos nuokrypos | |
| Paviršiaus šiurkštumas (RMS) | Kokybės laipsnis |
| 50Å | Tipiškas |
| 20Å | Tikslumas |
| 5Å | Didelis tikslumas |
Perduota bangos fronto klaida
Perduodamos bangos fronto paklaida (TWE) naudojama optinių elementų veikimui, kai šviesa praeina, įvertinti.Skirtingai nuo paviršiaus formos matavimų, perduodamų bangų fronto matavimai apima paklaidas iš priekinio ir galinio paviršiaus, pleišto ir medžiagos homogeniškumo.Ši bendro našumo metrika leidžia geriau suprasti realų optikos našumą.
Nors daugelis optinių komponentų yra tikrinami atskirai, kad atitiktų paviršiaus formą arba TWE specifikacijas, šie komponentai neišvengiamai yra integruoti į sudėtingesnius optinius mazgus, kuriems taikomi atskiri veikimo reikalavimai.Kai kuriose programose priimtina pasikliauti komponentų matavimais ir tolerancija, kad būtų galima numatyti galutinį veikimą, tačiau reiklesnėms reikmėms svarbu išmatuoti surinktą agregatą.
TWE matavimai naudojami siekiant patvirtinti, kad optinė sistema sukurta pagal specifikacijas ir veiks taip, kaip tikėtasi.Be to, TWE matavimai gali būti naudojami norint aktyviai suderinti sistemas, sutrumpinant surinkimo laiką, tuo pačiu užtikrinant, kad būtų pasiektas laukiamas našumas.
„Paralight Optics“ turi moderniausius CNC šlifuoklius ir poliravimo įtaisus, skirtus standartinėms sferinėms formoms, taip pat asferiniams ir laisvos formos kontūrams.Naudodami pažangią metrologiją, įskaitant Zygo interferometrus, profilometrus, TriOptics Opticentric, TriOptics OptiSpheric ir tt metrologijai proceso metu ir galutinei patikrai, taip pat ilgametę optinių gaminių gamybos ir dengimo patirtį, galime išspręsti kai kuriuos sudėtingiausius ir didelio našumo optika, kad atitiktų reikalaujamas klientų optines specifikacijas.
Norėdami gauti išsamesnės specifikacijos, peržiūrėkite mūsų katalogo optiką arba siūlomus produktus.
Paskelbimo laikas: 2023-04-26