Kualiti Permukaan
Kualiti permukaan permukaan optik menggambarkan penampilan kosmetiknya dan termasuk kecacatan seperti calar dan lubang, atau penggalian.Dalam kebanyakan kes, kecacatan permukaan ini adalah kosmetik semata-mata dan tidak menjejaskan prestasi sistem dengan ketara, namun, ia boleh menyebabkan kehilangan kecil dalam daya pemprosesan sistem dan peningkatan kecil dalam cahaya bertaburan.Walau bagaimanapun, permukaan tertentu, bagaimanapun, lebih sensitif kepada kesan ini seperti: (1) permukaan pada satah imej kerana kecacatan ini berada dalam fokus dan (2) permukaan yang melihat tahap kuasa tinggi kerana kecacatan ini boleh menyebabkan peningkatan penyerapan tenaga dan kerosakan. optik itu.Spesifikasi yang paling biasa digunakan untuk kualiti permukaan ialah spesifikasi penggalian calar yang diterangkan oleh MIL-PRF-13830B.Penetapan calar ditentukan dengan membandingkan calar pada permukaan dengan set calar standard di bawah keadaan pencahayaan terkawal.Oleh itu, sebutan calar tidak menggambarkan calar sebenar itu sendiri, sebaliknya membandingkannya dengan calar piawai mengikut Spesifikasi MIL.Penamaan penggalian, bagaimanapun, berkaitan secara langsung dengan penggalian, atau lubang kecil di permukaan.Penetapan gali dikira pada diameter gali dalam mikron dibahagikan dengan 10. Spesifikasi gali calar 80-50 biasanya dianggap kualiti standard, kualiti ketepatan 60-40 dan kualiti ketepatan tinggi 20-10.
| Jadual 6: Toleransi Pembuatan untuk Kualiti Permukaan | |
| Kualiti Permukaan (korek calar) | Gred Kualiti |
| 80-50 | tipikal |
| 60-40 | Ketepatan |
| 40-20 | Ketepatan Tinggi |
Kerataan Permukaan
Kerataan permukaan ialah sejenis spesifikasi ketepatan permukaan yang mengukur sisihan permukaan rata seperti cermin, tingkap, prisma atau kanta plano.Sisihan ini boleh diukur menggunakan rata optik, iaitu permukaan rujukan rata yang berkualiti tinggi dan sangat tepat yang digunakan untuk membandingkan kerataan bahagian ujian.Apabila permukaan rata optik ujian diletakkan pada rata optik, pinggiran muncul yang bentuknya menentukan kerataan permukaan optik dalam pemeriksaan.Jika pinggir adalah sama rata, lurus dan selari, maka permukaan optik yang diuji sekurang-kurangnya sama rata dengan rata optik rujukan.Jika pinggiran melengkung, bilangan pinggiran antara dua garisan khayalan, satu tangen ke tengah pinggir dan satu melalui hujung pinggir yang sama, menunjukkan ralat kerataan.Sisihan dalam kerataan selalunya diukur dalam nilai gelombang (λ), yang merupakan gandaan panjang gelombang sumber ujian.Satu pinggir sepadan dengan ½ gelombang, iaitu, 1 λ bersamaan dengan 2 pinggir.
| Jadual 7: Toleransi Pembuatan untuk Kerataan | |
| Kerataan | Gred Kualiti |
| 1λ | tipikal |
| λ/4 | Ketepatan |
| λ/10 | Ketepatan Tinggi |
Kuasa
Kuasa ialah sejenis spesifikasi ketepatan permukaan, digunakan pada permukaan optik melengkung, atau permukaan dengan kuasa.Ia adalah ukuran kelengkungan pada permukaan optik dan berbeza daripada jejari kelengkungan kerana ia digunakan pada sisihan skala mikro dalam bentuk sfera kanta.cth, pertimbangkan jejari toleransi kelengkungan ditakrifkan sebagai 100 +/-0.1mm, setelah jejari ini dijana, digilap dan diukur, kita dapati kelengkungan sebenar ialah 99.95mm yang berada dalam toleransi mekanikal yang ditentukan.Dalam kes ini, kita tahu bahawa jarak fokus juga betul kerana kita telah mencapai bentuk sfera yang betul.Tetapi hanya kerana jejari dan panjang fokus adalah betul, tidak bermakna kanta akan berfungsi seperti yang direka.Oleh itu, tidak cukup untuk hanya mentakrifkan jejari kelengkungan tetapi juga ketekalan kelengkungan - dan inilah kuasa yang direka untuk mengawal dengan tepat.Sekali lagi menggunakan jejari 99.95mm yang sama yang dinyatakan di atas, pakar optik mungkin ingin mengawal lagi ketepatan cahaya terbias dengan mengehadkan kuasa kepada ≤ 1 λ.Ini bermakna bahawa pada keseluruhan diameter, tidak boleh ada sisihan yang lebih besar daripada 632.8nm (1λ = 632.8nm) dalam ketekalan bentuk sfera.Menambah tahap kawalan yang lebih ketat ini pada bentuk permukaan membantu dalam memastikan bahawa sinaran cahaya pada satu sisi kanta tidak membias secara berbeza daripada yang di sisi lain.Memandangkan matlamatnya mungkin untuk mencapai fokus tepat bagi semua cahaya kejadian, lebih konsisten bentuknya, lebih tepat cahaya akan bertindak apabila melalui kanta.
Pakar optik menentukan ralat kuasa dari segi gelombang atau pinggir dan mengukurnya menggunakan interferometer.Ia diuji dengan cara yang serupa dengan kerataan, iaitu permukaan melengkung dibandingkan dengan permukaan rujukan dengan jejari kelengkungan yang sangat ditentukur.Menggunakan prinsip gangguan yang sama yang disebabkan oleh jurang udara antara kedua-dua permukaan, corak gangguan pinggir digunakan untuk menerangkan sisihan permukaan ujian daripada permukaan rujukan (Rajah 11).Sisihan daripada bahagian rujukan akan mencipta satu siri cincin, yang dikenali sebagai Newton's Rings.Lebih banyak cincin hadir, lebih besar sisihan.Bilangan gelang gelap atau terang, bukan jumlah kedua-dua terang dan gelap, sepadan dengan dua kali bilangan gelombang ralat.
Rajah 11: Ralat kuasa diuji dengan membandingkan dengan permukaan rujukan atau menggunakan interferometer
Ralat kuasa berkaitan dengan ralat dalam jejari kelengkungan dengan persamaan berikut di mana ∆R ialah ralat jejari, D ialah diameter kanta, R ialah jejari permukaan, dan λ ialah panjang gelombang (biasanya 632.8nm):
Ralat Kuasa [gelombang atau λ] = ∆R D²/8R²λ
Rajah 12: Ralat Kuasa atas Ralat Diamater vs Radius di Pusat
Ketidakteraturan
Ketidakteraturan mengambil kira variasi skala kecil pada permukaan optik.Seperti kuasa, ia diukur dari segi gelombang atau pinggir dan dicirikan menggunakan interferometer.Dari segi konsep, adalah paling mudah untuk memikirkan ketidakteraturan sebagai spesifikasi yang mentakrifkan betapa licinnya permukaan optik secara seragam.Manakala puncak dan lembah yang diukur secara keseluruhan pada permukaan optik mungkin sangat konsisten dalam satu kawasan, bahagian optik yang berbeza mungkin menunjukkan sisihan yang lebih besar.Dalam kes sedemikian, cahaya yang dibiaskan oleh kanta mungkin berkelakuan berbeza bergantung pada tempat ia dibiaskan oleh optik.Oleh itu, ketidakteraturan adalah pertimbangan penting semasa mereka bentuk kanta.Rajah berikut menunjukkan bagaimana sisihan bentuk permukaan ini daripada bentuk sfera sempurna boleh dicirikan menggunakan spesifikasi PV yang tidak teratur.
Rajah 13: Pengukuran PV Ketakteraturan
Ketakteraturan ialah sejenis spesifikasi ketepatan permukaan yang menerangkan bagaimana bentuk permukaan menyimpang daripada bentuk permukaan rujukan.Ia diperoleh daripada ukuran yang sama dengan kuasa.Keteraturan merujuk kepada sfera pinggir bulatan yang terbentuk daripada perbandingan permukaan ujian ke permukaan rujukan.Apabila kuasa permukaan melebihi 5 pinggir, sukar untuk mengesan penyelewengan kecil kurang daripada 1 pinggir.Oleh itu adalah amalan biasa untuk menentukan permukaan dengan nisbah kuasa kepada ketidakteraturan kira-kira 5:1.
Rajah 14: Kerataan lwn Kuasa lwn Ketakteraturan
Ayat RMS Kuasa dan Ketakteraturan PV
Apabila membincangkan kuasa dan ketidakteraturan, adalah penting untuk membezakan dua kaedah yang boleh ditakrifkan.Yang pertama ialah nilai mutlak.Sebagai contoh, jika optik ditakrifkan sebagai mempunyai 1 ketidakteraturan gelombang, tidak boleh ada lebih daripada 1 perbezaan gelombang antara titik tertinggi dan terendah pada permukaan optik atau puncak-ke-lembah (PV).Kaedah kedua adalah untuk menentukan kuasa atau ketidakteraturan sebagai 1 gelombang RMS (min akar kuasa dua) atau purata.Dalam tafsiran ini, permukaan optik yang ditakrifkan sebagai 1 gelombang RMS tidak teratur mungkin, sebenarnya, mempunyai puncak dan lembah yang melebihi 1 gelombang, namun, apabila memeriksa permukaan penuh, ketidakteraturan purata keseluruhan mesti berada dalam 1 gelombang.
Secara keseluruhannya, RMS dan PV ialah kedua-dua kaedah untuk menerangkan sejauh mana bentuk objek sepadan dengan kelengkungannya yang direka, masing-masing dipanggil "angka permukaan" dan "kekasaran permukaan".Kedua-duanya dikira daripada data yang sama, seperti pengukuran interferometer, tetapi maknanya agak berbeza.PV pandai memberikan "senario-kes terburuk" untuk permukaan;RMS ialah kaedah untuk menerangkan sisihan purata angka permukaan daripada permukaan yang dikehendaki atau rujukan.RMS bagus untuk menerangkan variasi permukaan keseluruhan.Tidak ada hubungan mudah antara PV dan RMS.Walau bagaimanapun sebagai peraturan am, nilai RMS adalah lebih kurang 0.2 seketat nilai bukan purata apabila dibandingkan sebelah menyebelah, iaitu 0.1 gelombang PV tidak sekata bersamaan dengan kira-kira 0.5 gelombang RMS.
Kemasan Permukaan
Kemasan permukaan, juga dikenali sebagai kekasaran permukaan, mengukur penyelewengan skala kecil pada permukaan.Ia biasanya merupakan hasil sampingan malang dari proses penggilapan dan jenis bahan.Walaupun optik dianggap sangat licin dengan sedikit ketidakteraturan di seluruh permukaan, pada pemeriksaan jarak dekat, pemeriksaan mikroskopik sebenar mungkin mendedahkan banyak variasi dalam tekstur permukaan.Analogi yang baik bagi artifak ini ialah membandingkan kekasaran permukaan dengan pasir kertas pasir.Walaupun saiz pasir terbaik mungkin terasa licin dan teratur apabila disentuh, permukaannya sebenarnya terdiri daripada puncak dan lembah mikroskopik yang ditentukan oleh saiz fizikal pasir itu sendiri.Dalam kes optik, "keringat" boleh dianggap sebagai penyelewengan mikroskopik dalam tekstur permukaan yang disebabkan oleh kualiti pengilat.Permukaan yang kasar cenderung haus lebih cepat daripada permukaan licin dan mungkin tidak sesuai untuk sesetengah aplikasi, terutamanya yang menggunakan laser atau haba yang kuat, disebabkan oleh kemungkinan tapak nukleasi yang boleh muncul dalam rekahan kecil atau ketidaksempurnaan.
Tidak seperti kuasa dan ketidakteraturan, yang diukur dalam gelombang atau pecahan gelombang, kekasaran permukaan, disebabkan tumpuan jarak dekat yang melampau pada tekstur permukaan, diukur pada skala angstrom dan sentiasa dari segi RMS.Sebagai perbandingan, sepuluh angstrom diperlukan untuk menyamai satu nanometer dan 632.8 nanometer untuk menyamai satu gelombang.
Rajah 15: Pengukuran RMS Kekasaran Permukaan
| Jadual 8: Toleransi pembuatan untuk Kemasan Permukaan | |
| Kekasaran Permukaan (RMS) | Gred Kualiti |
| 50Å | tipikal |
| 20Å | Ketepatan |
| 5Å | Ketepatan Tinggi |
Ralat Hadapan Gelombang Dihantar
Ralat hadapan gelombang dihantar (TWE) digunakan untuk melayakkan prestasi elemen optik apabila cahaya melaluinya.Tidak seperti ukuran bentuk permukaan, ukuran muka gelombang yang dihantar termasuk ralat dari permukaan hadapan dan belakang, baji dan kehomogenan bahan.Metrik prestasi keseluruhan ini menawarkan pemahaman yang lebih baik tentang prestasi dunia sebenar optik.
Walaupun banyak komponen optik diuji secara individu untuk bentuk permukaan atau spesifikasi TWE, komponen ini tidak dapat tidak dibina ke dalam pemasangan optik yang lebih kompleks dengan keperluan prestasi mereka sendiri.Dalam sesetengah aplikasi adalah boleh diterima untuk bergantung pada pengukuran komponen dan toleransi untuk meramal prestasi akhir, tetapi untuk aplikasi yang lebih menuntut adalah penting untuk mengukur pemasangan sebagai terbina.
Pengukuran TWE digunakan untuk mengesahkan sistem optik dibina mengikut spesifikasi dan akan berfungsi seperti yang diharapkan.Selain itu, pengukuran TWE boleh digunakan untuk menyelaraskan sistem secara aktif, mengurangkan masa pemasangan, sambil memastikan prestasi yang diharapkan tercapai.
Optik Paralight menggabungkan pengisar dan penggilap CNC terkini, kedua-duanya untuk bentuk sfera standard, serta, kontur bentuk asfera dan bebas.Menggunakan metrologi lanjutan termasuk interferometer Zygo, profilometer, TriOptics Opticentric, TriOptics OptiSpheric, dll. untuk kedua-dua metrologi dalam proses dan pemeriksaan akhir, serta pengalaman bertahun-tahun kami dalam fabrikasi & salutan optik membolehkan kami menangani beberapa perkara yang paling kompleks dan optik berprestasi tinggi untuk memenuhi spesifikasi optik yang diperlukan daripada pelanggan.
Untuk spesifikasi yang lebih mendalam, sila lihat optik katalog kami atau produk yang ditampilkan.
Masa siaran: Apr-26-2023