Yüzey kalitesi
Bir optik yüzeyin yüzey kalitesi, onun kozmetik görünümünü tanımlar ve çizikler, çukurlar veya çukurlar gibi kusurları içerir.Çoğu durumda, bu yüzey kusurları tamamen kozmetiktir ve sistem performansını önemli ölçüde etkilemez, ancak sistem veriminde küçük bir kayba ve saçılan ışıkta küçük bir artışa neden olabilirler.Bununla birlikte, bazı yüzeyler bu etkilere karşı daha hassastır, örneğin: (1) görüntü düzlemlerindeki yüzeyler çünkü bu kusurlar odaktadır ve (2) yüksek güç seviyeleri gören yüzeyler, çünkü bu kusurlar artan enerji emilimine ve hasara neden olabilir. optik.Yüzey kalitesi için kullanılan en yaygın spesifikasyon, MIL-PRF-13830B tarafından açıklanan kazıma spesifikasyonudur.Çizik tanımlaması, bir yüzey üzerindeki çiziklerin, kontrollü aydınlatma koşulları altında bir dizi standart çizikle karşılaştırılmasıyla belirlenir.Bu nedenle, çizik tanımlaması gerçek çiziği tanımlamaz, bunun yerine onu MIL-Spec'e göre standartlaştırılmış bir çizikle karşılaştırır.Bununla birlikte, kazı tanımı doğrudan kazı veya yüzeydeki küçük çukur ile ilgilidir.Kazı ataması, kazı çapının mikron cinsinden 10'a bölünmesiyle hesaplanır. 80-50 kazı-kazma özellikleri tipik olarak standart kalite, 60-40 hassasiyet kalitesi ve 20-10 yüksek hassasiyet kalitesi olarak kabul edilir.
| Tablo 6: Yüzey Kalitesi İçin İmalat Toleransları | |
| Yüzey Kalitesi (kazı-kazı) | Kalite Derecesi |
| 80-50 | Tipik |
| 60-40 | Kesinlik |
| 40-20 | Yüksek Hassasiyet |
Yüzey Düzlüğü
Yüzey düzlüğü, ayna, pencere, prizma veya plano-lens gibi düz bir yüzeyin sapmasını ölçen bir tür yüzey doğruluğu belirtimidir.Bu sapma, bir test parçasının düzlüğünü karşılaştırmak için kullanılan yüksek kaliteli, oldukça hassas bir düz referans yüzeyi olan bir optik düz kullanılarak ölçülebilir.Test optiğinin düz yüzeyi optik düzlüğe karşı yerleştirildiğinde, şekli incelenen optiğin yüzey düzlüğünü belirleyen saçaklar ortaya çıkar.Saçaklar eşit aralıklı, düz ve paralel ise, test edilen optik yüzey en azından referans optik düzlük kadar düzdür.Saçaklar kavisli ise, biri saçak merkezine teğet ve diğeri aynı saçak uçlarından geçen iki hayali çizgi arasındaki saçak sayısı düzlük hatasını gösterir.Düzlükteki sapmalar genellikle test kaynağının dalga boyunun katları olan dalga değerlerinde (λ) ölçülür.Bir saçak bir dalganın ½'sine, yani 1 λ 2 saçağa karşılık gelir.
| Tablo 7: Yassılık için İmalat Toleransları | |
| Pürüzsüzlük | Kalite Derecesi |
| 1λ | Tipik |
| λ/4 | Kesinlik |
| λ/10 | Yüksek Hassasiyet |
Güç
Güç, bir tür yüzey doğruluğu belirtimidir, kavisli optik yüzeyler veya güce sahip yüzeyler için geçerlidir.Bir optiğin yüzeyindeki bir eğrilik ölçümüdür ve bir merceğin küresel şeklindeki mikro ölçekli sapmaya uygulanması bakımından eğrilik yarıçapından farklıdır.örneğin, eğrilik toleransının yarıçapının 100 +/-0,1 mm olarak tanımlandığını düşünün, bu yarıçap oluşturulduğunda, parlatıldığında ve ölçüldüğünde, gerçek eğriliğinin 99,95 mm olduğunu ve belirtilen mekanik tolerans dahilinde olduğunu buluruz.Bu durumda, doğru küresel şekli elde ettiğimiz için odak uzunluğunun da doğru olduğunu biliyoruz.Ancak yarıçap ve odak uzunluğunun doğru olması, merceğin tasarlandığı gibi çalışacağı anlamına gelmez.Bu nedenle sadece eğrilik yarıçapını tanımlamak yeterli değildir, aynı zamanda eğriliğin tutarlılığını da tanımlamak yeterlidir - gücün kontrol etmek için tasarlandığı şey de tam olarak budur.Yine yukarıda bahsedilen aynı 99,95 mm yarıçapı kullanan bir optisyen, gücü ≤ 1 λ ile sınırlayarak kırılan ışığın doğruluğunu daha fazla kontrol etmek isteyebilir.Bu, tüm çap boyunca küresel şeklin tutarlılığında 632,8 nm'den (1λ = 632,8 nm) daha büyük bir sapma olamayacağı anlamına gelir.Yüzey formuna bu daha sıkı kontrol seviyesinin eklenmesi, merceğin bir tarafındaki ışık ışınlarının diğer taraftakilerden farklı şekilde kırılmamasını sağlamaya yardımcı olur.Amaç, gelen tüm ışığın nokta atışı odağını elde etmek olabileceğinden, şekil ne kadar tutarlı olursa, mercekten geçerken ışık o kadar kesin davranır.
Gözlükçüler, güç hatasını dalgalar veya saçaklar cinsinden belirtir ve bir interferometre kullanarak ölçer.Düzlüğe benzer bir şekilde test edilir, yani kavisli bir yüzey, yüksek oranda kalibre edilmiş bir eğrilik yarıçapına sahip bir referans yüzeyle karşılaştırılır.İki yüzey arasındaki hava boşluklarının neden olduğu aynı girişim ilkesini kullanarak, girişimin saçak modeli, test yüzeyinin referans yüzeyinden sapmasını açıklamak için kullanılır (Şekil 11).Referans parçadan sapma, Newton'un Halkaları olarak bilinen bir dizi halka yaratacaktır.Ne kadar çok halka varsa, sapma o kadar büyük olur.Hem açık hem de koyu halkaların toplamı değil, koyu veya açık halkaların sayısı, hata dalgalarının sayısının iki katına karşılık gelir.
Şekil 11: Bir referans yüzeyle karşılaştırılarak veya bir interferometre kullanılarak test edilen güç hatası
Güç hatası, aşağıdaki denklemle eğrilik yarıçapındaki hatayla ilişkilidir; burada ∆R yarıçap hatasıdır, D lens çapıdır, R yüzey yarıçapıdır ve λ dalga boyudur (tipik olarak 632,8 nm):
Güç Hatası [dalgalar veya λ] = ∆R D²/8R²λ
Şekil 12: Çap Üzerindeki Güç Hatası ve Merkezdeki Yarıçap Hatası
Düzensizlik
Düzensizlik, bir optik yüzeydeki küçük ölçekli değişimleri hesaba katar.Güç gibi, dalgalar veya saçaklar cinsinden ölçülür ve bir interferometre kullanılarak karakterize edilir.Kavramsal olarak, düzensizliği, bir optik yüzeyin ne kadar düzgün bir şekilde pürüzsüz olması gerektiğini tanımlayan bir özellik olarak düşünmek en kolayıdır.Bir optik yüzeyde genel olarak ölçülen zirveler ve vadiler bir alanda çok tutarlı olabilirken, optiğin farklı bir bölümü çok daha büyük bir sapma sergileyebilir.Böyle bir durumda, merceğin kırdığı ışık, optik tarafından kırıldığı yere bağlı olarak farklı davranabilir.Bu nedenle, mercekler tasarlanırken düzensizlik önemli bir husustur.Aşağıdaki şekil, mükemmel küresel olandan bu yüzey formu sapmasının bir düzensizlik PV spesifikasyonu kullanılarak nasıl karakterize edilebileceğini göstermektedir.
Şekil 13: Düzensizlik PV Ölçümü
Düzensizlik, bir yüzeyin şeklinin bir referans yüzeyin şeklinden nasıl saptığını açıklayan bir tür yüzey doğruluğu belirtimidir.Güç ile aynı ölçümden elde edilir.Düzenlilik, test yüzeyinin referans yüzeyle karşılaştırılmasından oluşan dairesel saçakların küreselliğini ifade eder.Bir yüzeyin gücü 5 saçaktan fazla olduğunda, 1 saçaktan küçük düzensizlikleri tespit etmek zordur.Bu nedenle, güç/düzensizlik oranı yaklaşık 5:1 olan yüzeyleri belirtmek yaygın bir uygulamadır.
Şekil 14: Düzlük - Güç - Düzensizlik
RMS Verses PV Güç ve Düzensizlik
Güç ve düzensizliği tartışırken, tanımlanabilecekleri iki yöntemi ayırt etmek önemlidir.Birincisi mutlak değerdir.Örneğin, bir optik 1 dalga düzensizliğine sahip olarak tanımlanırsa, optik yüzeydeki en yüksek ve en alçak nokta veya tepeden vadiye (PV) arasında 1'den fazla dalga farkı olamaz.İkinci yöntem, gücü veya düzensizliği 1 dalga RMS (kök ortalama kare) veya ortalama olarak belirtmektir.Bu yorumda, 1 dalgalı RMS düzensiz olarak tanımlanan bir optik yüzey, aslında 1 dalgayı aşan tepe noktalarına ve çukurlara sahip olabilir, ancak tüm yüzeyi incelerken, genel ortalama düzensizlik 1 dalga içinde olmalıdır.
Sonuç olarak, RMS ve PV'nin her ikisi de bir nesnenin şeklinin, sırasıyla "yüzey şekli" ve "yüzey pürüzlülüğü" olarak adlandırılan tasarlanmış eğriliğiyle ne kadar iyi eşleştiğini açıklayan yöntemlerdir.Her ikisi de interferometre ölçümü gibi aynı verilerden hesaplanır, ancak anlamları oldukça farklıdır.PV, yüzey için "en kötü durum senaryosu" vermede iyidir;RMS, yüzey şeklinin istenen veya referans yüzeyden ortalama sapmasını açıklayan bir yöntemdir.RMS, genel yüzey varyasyonunu açıklamak için iyidir.PV ve RMS arasında basit bir ilişki yoktur.Bununla birlikte, genel bir kural olarak, bir RMS değeri, yan yana karşılaştırıldığında, ortalama olmayan değer kadar yaklaşık 0,2'dir, yani 0,1 dalga düzensiz PV, yaklaşık 0,5 dalga RMS'ye eşdeğerdir.
Yüzey
Yüzey pürüzlülüğü olarak da bilinen yüzey kalitesi, bir yüzeydeki küçük ölçekli düzensizlikleri ölçer.Genellikle cilalama işleminin ve malzeme tipinin talihsiz bir yan ürünüdürler.Optik, yüzey boyunca çok az düzensizlik ile son derece pürüzsüz kabul edilse bile, yakından incelemede, gerçek bir mikroskobik inceleme, yüzey dokusunda büyük bir varyasyon ortaya çıkarabilir.Bu esere iyi bir benzetme, yüzey pürüzlülüğünü zımpara kağıdı griti ile karşılaştırmaktır.En ince tane boyutu, dokunuşta pürüzsüz ve düzenli hissedilebilirken, yüzey aslında tanenin kendisinin fiziksel boyutu tarafından belirlenen mikroskobik tepeler ve vadilerden oluşur.Optik söz konusu olduğunda, "grit", cila kalitesinden kaynaklanan yüzey dokusundaki mikroskobik düzensizlikler olarak düşünülebilir.Pürüzlü yüzeyler pürüzsüz yüzeylere göre daha hızlı aşınma eğilimindedir ve küçük çatlaklarda veya kusurlarda görülebilen olası çekirdeklenme bölgeleri nedeniyle bazı uygulamalar, özellikle lazerler veya yoğun ısı olan uygulamalar için uygun olmayabilir.
Dalgalar veya bir dalganın kesirleri olarak ölçülen güç ve düzensizliğin aksine, yüzey dokusuna aşırı yakın odaklanması nedeniyle yüzey pürüzlülüğü, angstrom ölçeğinde ve her zaman RMS cinsinden ölçülür.Karşılaştırma için, bir nanometreye eşit on angstrom ve bir dalgaya eşit 632.8 nanometre gerekir.
Şekil 15: Yüzey Pürüzlülüğü RMS Ölçümü
| Tablo 8: Yüzey Cilası için üretim toleransları | |
| Yüzey Pürüzlülüğü (RMS) | Kalite Derecesi |
| 50Å | Tipik |
| 20Å | Kesinlik |
| 5Å | Yüksek Hassasiyet |
İletilen Wavefront Hatası
İletilen dalga cephesi hatası (TWE), ışık geçerken optik elemanların performansını nitelendirmek için kullanılır.Yüzey formu ölçümlerinden farklı olarak, iletilen dalga cephesi ölçümleri, ön ve arka yüzey, kama ve malzemenin homojenliğinden kaynaklanan hataları içerir.Bu genel performans metriği, bir optiğin gerçek dünya performansının daha iyi anlaşılmasını sağlar.
Birçok optik bileşen, yüzey formu veya TWE spesifikasyonları için ayrı ayrı test edilirken, bu bileşenler kaçınılmaz olarak kendi performans gereksinimlerine sahip daha karmaşık optik düzeneklere yerleştirilmiştir.Bazı uygulamalarda nihai performansı tahmin etmek için bileşen ölçümlerine ve toleranslarına güvenmek kabul edilebilir, ancak daha zorlu uygulamalar için montajı yapıldığı gibi ölçmek önemlidir.
TWE ölçümleri, bir optik sistemin teknik özelliklere uygun olarak üretildiğini ve beklendiği gibi çalışacağını doğrulamak için kullanılır.Ek olarak, TWE ölçümleri sistemleri aktif olarak hizalamak için kullanılabilir, montaj süresini azaltırken beklenen performansın elde edilmesini sağlar.
Paralight Optics, hem standart küresel şekiller, hem de asferik ve serbest biçimli konturlar için son teknoloji ürünü CNC taşlama ve parlatıcılar içerir.Hem proses metrolojisi hem de son inceleme için Zygo interferometreler, profilometreler, TriOptics Opticentric, TriOptics OptiSpheric vb. dahil olmak üzere gelişmiş metrolojiyi kullanmanın yanı sıra optik üretim ve kaplamadaki uzun yıllara dayanan deneyimimiz, en karmaşık ve müşterilerin gerekli optik özelliklerini karşılamak için yüksek performanslı optikler.
Daha ayrıntılı teknik özellikler için lütfen katalog optiklerimizi veya öne çıkan ürünlerimizi inceleyin.
Gönderim zamanı: 26 Nisan 2023