Квалитет на површината
Квалитетот на површината на оптичката површина го опишува нејзиниот козметички изглед и вклучува такви дефекти како гребнатини и јами или ископувања.Во повеќето случаи, овие површински дефекти се чисто козметички и не влијаат значително на перформансите на системот, иако, тие можат да предизвикаат мала загуба во пропусната моќ на системот и мало зголемување на расеаната светлина.Сепак, одредени површини, сепак, се почувствителни на овие ефекти како што се: (1) површини на рамнините на сликата бидејќи овие дефекти се во фокус и (2) површини кои гледаат високи нивоа на моќност бидејќи овие дефекти може да предизвикаат зголемена апсорпција на енергија и оштетување оптиката.Најчестата спецификација што се користи за квалитетот на површината е спецификацијата за гребење опишана во MIL-PRF-13830B.Означувањето на гребнатинки се одредува со споредување на гребнатинки на површина со множество стандардни гребнатини под контролирани услови на осветлување.Затоа, ознаката за гребење не ја опишува самата нула, туку ја споредува со стандардизирана гребаница според MIL-Spec.Ознаката за ископ, сепак, директно се однесува на копањето, или малата јама на површината.Означувањето на ископувањето се пресметува на дијаметарот на копањето во микрони поделено со 10. Спецификациите за ископување со гребење од 80-50 обично се сметаат за стандарден квалитет, 60-40 прецизен квалитет и 20-10 високопрецизен квалитет.
| Табела 6: Производни толеранции за квалитет на површината | |
| Квалитет на површина (гребење) | Оценка за квалитет |
| 80-50 | Типично |
| 60-40 | Прецизност |
| 40-20 | Висока прецизност |
Површинска плошност
Површинската плошност е тип на спецификација за прецизност на површината што го мери отстапувањето на рамна површина како што е огледалото, прозорецот, призмата или плано-леќата.Ова отстапување може да се измери со користење на оптичка рамна, која е висококвалитетна, високо прецизна рамна референтна површина што се користи за споредување на плошноста на тест парче.Кога рамната површина на оптиката за тестирање е поставена наспроти оптичката рамна, се појавуваат реси чија форма ја диктира плошноста на површината на оптиката што се испитува.Ако рабовите се рамномерно распоредени, прави и паралелни, тогаш оптичката површина што се тестира е барем рамна како референтната оптичка рамна.Ако ресите се закривени, бројот на реси помеѓу две имагинарни линии, една тангента на центарот на раб и една низ краевите на истиот раб, ја покажува грешката на плошноста.Отстапувањата во плошноста често се мерат во вредности на бранови (λ), кои се множители на брановата должина на изворот за тестирање.Еден раб одговара на ½ бран, т.е. 1 λ еквивалентно на 2 рабови.
| Табела 7: Производни толеранции за плошноста | |
| Плошност | Оценка за квалитет |
| 1λ | Типично |
| λ/4 | Прецизност |
| λ/10 | Висока прецизност |
Моќ
Моќта е тип на спецификација за прецизност на површината, се однесува на закривени оптички површини или површини со моќност.Тоа е мерење на закривеноста на површината на оптиката и се разликува од радиусот на заобленоста по тоа што се однесува на отстапувањето во микро-скала во сферичната форма на леќата.на пр., земете го предвид радиусот на толеранција на закривеност е дефиниран како 100 +/-0,1mm, штом овој радиус ќе се генерира, полира и измери, ќе најдеме дека неговата вистинска кривина е 99,95 mm што спаѓа во наведената механичка толеранција.Во овој случај, знаеме дека фокусното растојание е исто така точно бидејќи ја постигнавме правилната сферична форма.Но, само затоа што радиусот и фокусната должина се точни, не значи дека објективот ќе функционира како што е дизајниран.Затоа, не е доволно едноставно да се дефинира радиусот на заобленоста, туку и конзистентноста на заобленоста - и токму тоа е она што моќта е дизајнирана да го контролира.Повторно користејќи го истиот радиус од 99,95 mm споменат погоре, оптичарот можеби ќе сака дополнително да ја контролира точноста на прекршената светлина со ограничување на моќноста на ≤ 1 λ.Тоа значи дека во текот на целиот дијаметар, не може да има поголемо отстапување од 632,8 nm (1λ = 632,8 nm) во конзистентноста на сферичната форма.Додавањето на ова построго ниво на контрола на формата на површината помага да се осигураме дека светлосните зраци на едната страна од објективот не се прекршуваат поинаку од оние на другата страна.Со оглед на тоа што целта може да биде да се постигне прецизен фокус на целата ударна светлина, колку е поконзистентна формата, толку попрецизно ќе се однесува светлината кога минува низ објективот.
Оптичарите ја одредуваат грешката во моќноста во однос на брановите или рабовите и ја мерат со помош на интерферометар.Се тестира на начин сличен на плошноста, со тоа што закривената површина се споредува со референтна површина со високо калибриран радиус на закривеност.Користејќи го истиот принцип на пречки предизвикани од воздушните празнини помеѓу двете површини, шемата на реси на пречки се користи за да се опише отстапувањето на површината за испитување од референтната површина (Слика 11).Отстапувањето од референтното парче ќе создаде серија прстени, познати како Њутнови прстени.Колку повеќе прстени се присутни, толку е поголемо отстапувањето.Бројот на темни или светли прстени, а не збирот на светлината и темниот, одговара на двојно поголем број на бранови на грешка.
Слика 11: Грешка во моќноста тестирана со споредување со референтна површина или со помош на интерферометар
Грешката во моќноста е поврзана со грешката во радиусот на закривеност со следнава равенка каде ∆R е грешка на радиусот, D е дијаметар на леќата, R е површинскиот радиус и λ е брановата должина (обично 632,8 nm):
Моќ Грешка [бранови или λ] = ∆R D²/8R²λ
Слика 12: Грешка во напојувањето преку Diamater vs Radius грешка во центарот
Неправилност
Неправилноста ги зема предвид малите варијации на оптичката површина.Како моќност, се мери во однос на бранови или рабови и се карактеризира со помош на интерферометар.Концептуално, најлесно е да се размислува за неправилност како спецификација која дефинира колку една оптичка површина мора да биде рамномерно мазна.Додека севкупните измерени врвови и долини на оптичка површина може да бидат многу конзистентни во една област, различен дел од оптиката може да покаже многу поголемо отстапување.Во таков случај, светлината прекршена од леќата може да се однесува поинаку во зависност од тоа каде е прекршена од оптиката.Затоа, неправилноста е важна сметка при дизајнирање леќи.Следната слика покажува како ова отстапување на формата на површината од совршено сферичното може да се карактеризира со користење на неправилности PV спецификација.
Слика 13: Мерење на PV на неправилност
Неправилноста е тип на спецификација за точноста на површината која опишува како обликот на површината отстапува од обликот на референтната површина.Се добива од истото мерење како и моќноста.Регуларноста се однесува на сферичноста на кружните рабови кои се формираат од споредбата на површината за испитување со референтната површина.Кога моќноста на површината е повеќе од 5 реси, тешко е да се детектираат мали неправилности помали од 1 раб.Затоа, вообичаена практика е да се специфицираат површини со сооднос на моќност и неправилност од приближно 5:1.
Слика 14: Плошност наспроти моќност наспроти неправилност
RMS стихови PV Моќност и неправилност
Кога се дискутира за моќ и неправилност, важно е да се препознаат двата методи со кои тие можат да се дефинираат.Првиот е апсолутна вредност.На пример, ако оптиката е дефинирана дека има 1 бран неправилност, не може да има повеќе од 1 бранова разлика помеѓу највисоката и најниската точка на оптичката површина или врв до долина (PV).Вториот метод е да се специфицира моќноста или неправилноста како 1 бран RMS (основна средна вредност на квадрат) или просечна.Во оваа интерпретација, оптичката површина дефинирана како неправилен RMS со 1 бран, всушност, може да има врвови и долини кои се поголеми од 1 бран, меѓутоа, при испитување на целосната површина, вкупната просечна неправилност мора да падне во рамките на 1 бран.
Сè на сè, RMS и PV се двата методи за опишување на тоа колку добро обликот на објектот се совпаѓа со неговата дизајнирана кривина, наречена „површинска фигура“ и „груба на површината“, соодветно.И двајцата се пресметуваат од истите податоци, како што е мерење на интерферометар, но значењата се сосема различни.PV е добар во давање на „најлошото сценарио“ за површината;RMS е метод за опишување на просечното отстапување на фигурата на површината од саканата или референтната површина.RMS е добар за опишување на целокупната варијација на површината.Не постои едноставна врска помеѓу PV и RMS.Меѓутоа, како општо правило, вредноста на RMS е приближно 0,2 подеднакво строга како и непросечната вредност кога се споредуваат рамо до рамо, т.е. неправилно PV од 0,1 бранови е еквивалентно на приближно 0,5 бран RMS.
Површинска завршница
Површинската завршница, позната и како грубост на површината, ги мери неправилностите од мали размери на површината.Тие се обично несреќен нуспроизвод на процесот на полирање и типот на материјалот.Дури и ако оптиката се смета за исклучително мазна со мала неправилност низ површината, при преглед одблиску, вистинскиот микроскопски преглед може да открие голема варијација во текстурата на површината.Добра аналогија на овој артефакт е да се спореди грубоста на површината со шкурка.Додека најголемата големина на ронки може да се чувствува мазна и правилна на допир, површината всушност е составена од микроскопски врвови и долини одредени од физичката големина на самиот ронки.Во случај на оптика, „гризот“ може да се смета како микроскопски неправилности во текстурата на површината предизвикани од квалитетот на лакот.Грубите површини имаат тенденција да се трошат побрзо од мазните површини и можеби не се погодни за некои апликации, особено оние со ласери или интензивна топлина, поради можни места на нуклеација кои можат да се појават во мали пукнатини или несовршености.
За разлика од моќноста и неправилноста, кои се мерат во бранови или фракции на бран, грубоста на површината, поради нејзиниот екстремен фокус одблиску на површинската текстура, се мери на скалата на ангстроми и секогаш во однос на RMS.За споредба, потребни се десет ангстроми за да се изедначи еден нанометар и 632,8 нанометри за да се изедначи еден бран.
Слика 15: Мерење RMS на грубост на површината
| Табела 8: Производни толеранции за површинска завршница | |
| Површинска грубост (RMS) | Оценка за квалитет |
| 50 А | Типично |
| 20 А | Прецизност |
| 5А | Висока прецизност |
Грешка со пренесена брановидна линија
Грешка на преносниот брановиден преден дел (TWE) се користи за квалификување на перформансите на оптичките елементи додека светлината поминува низ.За разлика од мерењата на формата на површината, мерењата на пренесените бранови вклучуваат грешки од предната и задната површина, клин и хомогеност на материјалот.Оваа метрика на вкупните перформанси нуди подобро разбирање на перформансите на оптиката во реалниот свет.
Додека многу оптички компоненти се тестираат поединечно за спецификации за површинска форма или TWE, овие компоненти неизбежно се вградени во посложени оптички склопови со сопствени барања за изведба.Во некои апликации, прифатливо е да се потпреме на мерењата на компонентите и толеранцијата за да се предвидат конечните перформанси, но за апликации со поголеми барања важно е да се измери склопот како што е вграден.
Мерењата на TWE се користат за да се потврди дека оптичкиот систем е изграден според спецификацијата и ќе функционира како што се очекува.Дополнително, мерењата на TWE може да се користат за активно усогласување на системите, намалувајќи го времето на склопување, истовремено обезбедувајќи ги очекуваните перформанси.
Paralight Optics вклучува најсовремени CNC брусилки и полирање, како за стандардни сферични форми, така и за асферични и слободни контури.Користењето на напредната метрологија, вклучувајќи ги Zygo интерферометрите, профилометрите, TriOptics Opticentric, TriOptics OptiSpheric итн. и за метрологија во процесот и за финална инспекција, како и нашето долгогодишно искуство во оптичко производство и обложување ни овозможува да се справиме со некои од најсложените и оптика со високи перформанси за да ги исполни бараните оптички спецификации од клиентите.
За подетални спецификации, погледнете ја нашата оптика на каталогот или истакнатите производи.
Време на објавување: 26 април 2023 година