Les spécifications optiques sont utilisées dans la conception et la production d'un composant ou d'un système pour permettre au composant ou au système de répondre avec précision aux exigences de performance spécifiques. Les spécifications optiques sont utiles pour deux raisons: premièrement, elles peuvent spécifier des limites acceptables pour les paramètres clés qui déterminent les performances d'un système; et deuxièmement, ils peuvent déterminer la quantité de ressources (i.e., temps et coût) qui devraient être consacrés à la production.
Paramètres d'un système optique à partir de la têteComposants optiques entreprisesQui sont sous-spécifiés ou sur-spécifiés peuvent affecter ses performances, entraînant un gaspillage inutile de ressources. Le fait de ne pas définir correctement tous les paramètres nécessaires peut conduire à une sous-spécification, ce qui peut dégrader les performances. Définir trop étroitement les paramètres du système sans tenir compte des variations des exigences optiques ou mécaniques peut conduire à une surspécification, ce qui peut augmenter les difficultés de coût et de production. Afin de comprendre les spécifications optiques, il est important de comprendre d'abord ce qu'elles signifient, ainsi, connaître les spécifications les plus couramment utilisées vous fournira la base la plus solide pour comprendre les spécifications de presque tous les produits optiques.
Les tolérances de diamètre pour l'optique circulaire fournissent une gamme de valeurs de diamètre acceptables. Cette spécification de production variera en fonction du niveau de compétence et des capacités de certaines entreprises de traitement optique qui fabriquent l'optique. Bien que la tolérance de diamètre n'ait aucun effet sur les performances optiques de l'optique elle-même, c'est une tolérance mécanique très importante que vous devez considérer si vous montez l'optique sur tout type de montage. Par exemple, si le diamètre d'une lentille s'écarte de sa valeur nominale, il y a un risque que l'axe mécanique de l'ensemble monté s'écarte de l'axe optique, résultant en une excentricité de la lumière. En règle générale, les tolérances de production pour le diamètre sont: + 0.00/-0.10mm pour la qualité générale, + 0.00/-0.050mm pour la qualité de précision et + 0.000/-0.010mm pour la qualité supérieure.
2. Tolérance d'épaisseur centrale L'épaisseur centrale d'un élément optique (généralement une lentille) mesure l'épaisseur du matériau dans la partie centrale de l'élément optique. L'épaisseur centrale est mesurée par l'axe mécanique de la lentille, qui est défini comme l'axe entre les bords extérieurs de la lentille. Les variations de l'épaisseur centrale d'une lentille affectent les performances optiques car l'épaisseur centrale et son rayon de courbure déterminent la longueur du trajet optique de la lumière à travers la lentille. En règle générale, les tolérances de production pour l'épaisseur centrale sont: +/-0.20mm pour la qualité moyenne, +/-0.050mm pour la qualité de précision et +/-0.010mm pour la qualité élevée.
Le rayon de courbure est la distance entre le sommet de l'élément optique et le centre de courbure. Le rayon peut être positif, nul ou négatif, selon que la surface est convexe, plane ou concave. Si la valeur du rayon de courbure est connue, la longueur du chemin optique d'un rayon de lumière à travers une lentille ou un miroir peut être déterminée et joue également un rôle important dans la détermination de la puissance de surface. La tolérance de production pour le rayon de courbure est généralement de +/-0.5, mais peut être aussi faible que +/-0.1% pour des applications précises ou +/-0.01% où une très haute qualité est requise. h3> Le centre d'une lentille centrale, également appelée centripète ou décentrée, est spécifié en fonction de l'écart du faisceau δ (équation 1). Une fois que l'écart de faisceau est donné, l'angle de coin W peut être calculé par une relation simple (équation 2).
La quantité centrifuge de la lentille est la distance par laquelle l'axe mécanique est physiquement dévié de l'axe optique. L'axe mécanique d'une lentille est simplement l'axe géométrique de la lentille, défini par sa surface cylindrique externe. L'axe optique d'une lentille est défini par les surfaces optiques, qui sont des lignes reliant les centres de courbure de chaque surface. Pour effectuer un test centripète, placez la lentille dans une coupe de thé et appliquez-lui une pression. La pression appliquée à la lentille convergera automatiquement vers le centre de courbure de la première surface au centre de la glace, et ce centre s'alignera également avec l'axe de rotation. La lumière parallèle entrant le long de cet axe de rotation passera à travers la lentille et atteindra le point focal au plan focal arrière. Lorsque la lentille tourne avec la rotation de la glace, toute excentricité dans la lentille disperse le faisceau focalisé et crEate une trajectoire circulaire de rayon Δ dans le plan focal arrière.
La qualité d'une surface optique est utilisée pour mesurer les caractéristiques de surface d'un produit optique et couvre un certain nombre d'imperfections telles que les rayures et les fosses. La plupart de ces imperfections de surface sont purement cosmétiques et n'affectent pas grandement les performances du système, bien qu'elles puissent provoquer une petite baisse du débit du système et une diffusion plus fine de la lumière diffusée. Cependant, certaines surfaces seront plus sensibles à ces effets, tels que (1) des surfaces avec des plans d'image, car ces imperfections peuvent créer une mise au point, et (2) des surfaces avec des niveaux de puissance élevés, car ces imperfections peuvent augmenter l'absorption d'énergie et ruiner le produit optique. La spécification la plus couramment utilisée pour la qualité de la surface est la spécification de rayures et de piqûres illustrée par MIL-PRF-13830B.
Les noms à gratter sont déterminés en comparant les rayures sur une surface à une série de rayures standard fournies dans des conditions d'éclairage contrôlées. Ainsi, plutôt que de décrire les rayures réelles, le nom de la rayure les compare aux rayures standard basées sur les spécifications MIL. Les noms de fosse, cependant, se rapportent directement à des points ou à de petites fosses sur une surface. Les noms de fosse sont calculés en divisant le diamètre des fosses en microns par 10. En règle générale, une spécification de puits à gratter entre 80 et 50 serait considérée comme une qualité standard, entre 60 et 40 serait une qualité précise et entre 20 et 10 serait considérée comme une qualité de haute précision.
P> La planéité de surface est un type de spécification pour mesurer la précision de la surface, qui est utilisé pour mesurer la déviation des surfaces planes telles que les miroirs, les pièces de fenêtre, les prismes ou les miroirs plats. Vous pouvez mesurer cette déviation à l'aide d'un cristal plat optique, qui est un plan de référence de haute qualité et de haute précision pour comparer la douceur des échantillons. Lorsque la surface plane du produit optique testé est placée contre le cristal plat optique, des stries apparaissent, Dont la forme indique la douceur de la surface du produit optique testé. Si les stries sont également espacées et sont des lignes droites parallèles, alors la surface optique testée est au moins aussi plate que le cristal plat optique de référence.
Si les rayures sont incurvées, le nombre de rayures entre deux lignes pointillées (une ligne pointillée tangente au point médian de la bande et l'autre ligne pointillée passant par le point final de la même bande) pointe vers une erreur de douceur. Les écarts de douceur sont généralement mesurés en termes de valeurs d'ondulation (λ), qui sont composées de plusieurs longueurs d'onde de la source d'essai. Une bande correspond à ½ d'une longueur d'onde. Une douceur de 1λ indique un niveau de qualité général; une douceur de λ/4 indique un niveau de qualité précis; et une douceur de λ/20 indique un niveau de qualité de haute précision.
Le numéro d'ouverture est un type de spécification pour mesurer la précision de la surface, qui s'applique aux surfaces optiques courbes ou aux surfaces alimentées. Le test du nombre d'ouverture est similaire à un test de planéité en ce que la surface est comparée à une surface de référence avec un rayon de courbure collégial. En utilisant le même principe d'interférence générée par l'espace entre les deux surfaces, un motif d'interférence rayé est utilisé pour indiquer la déviation de la surface d'essai par rapport à la surface de référence. L'écart par rapport à la référence produira une série d'anneaux appelés anneaux de Newton. Plus il y a d'anneaux présents, plus la déviation est importante. Le nombre d'anneaux sombres ou lumineux, plutôt que le nombre total d'anneaux sombres et lumineux, est égal à deux fois l'erreur de longueur d'onde.
L'irrégularité est un type de spécification qui mesure la précision d'une surface et décrit la déviation de la forme de la surface par rapport à une forme de surface de référence. L'irrégularité est mesurée de la même manière que le nombre d'ouverture. L'irrégularité est la strie circulaire sphérique formée en comparant la surface d'essai à une surface de référence. Lorsque la surface a un nombre d'ouverture de plus de 5 bandes, il sera difficile de détecter de petites formes irrégulières inférieures à 1 bande. Par conséquent, il est courant de spécifier le rapport entre le nombre d'ouvertures et l'irrégularité de la surface afin qu'elle soit approximativement 5:1. Finition de surface, également connu sous le nom de rugosité de surface, est utilisé pour mesurer certaines des petites irrégularités d'une surface. Ils sont généralement le résultat de mauvais processus de polissage. Les surfaces rugueuses ont tendance à être plus résistantes à l'abrasion que les surfaces lisses et peuvent ne pas convenir à certaines applications, en particulier dans les applications utilisant des lasers ou dans des environnements surchauffés, en raison de la possibilité de petites ruptures ou imperfections au site de nucléation. Une tolérance de production de 50 Â RMS pour la finition de surface indique une qualité moyenne, à 20 Â RMS indAie une qualité précise, et à 5 Â RMS indique une qualité élevée.
L'indice de réfraction d'un milieu est le rapport de la vitesse de la lumière dans le vide à la vitesse de la lumière dans le milieu. L'indice de réfraction du verre varie généralement de 1.4 à 4.0, et la plage d'indice de réfraction du verre de vision est un peu plus petite que celle du verre optimisé pour la lumière infrarouge. Par exemple, N-BK7 (un verre visible à usage général) a un indice de réfraction de 1.517, cependant le germanium (un verre infrarouge à usage général) A un indice de réfraction de 4.003. L'indice de réfraction du verre optique est une propriété importante parce que la puissance d'une surface optique est dérivée de la différence entre le rayon de Courbure de la surface et l'indice de réfraction du milieu de part et d'autre de la surface. Le fabricant du verre spécifie l'inhomogénéité comme la variation de l'indice de réfraction du verre. L'inhomogénéité est spécifiée selon différents grades, où le grade et l'inhomogénéité sont inversement liés les uns aux autres, l'inhomogénéité diminuant à mesure que la teneur augmente.
Une autre propriété matérielle du verre est le coefficient de dispersion, qui est utilisé pour quantifier la quantité de dispersion présentée par le verre. C'est l'indice de réfraction du matériau aux longueurs d'onde f (486,1nm), d (587,6nm) et c (656,3nm) (équation 3). (4) La plage des valeurs des coefficients de dispersion pour vd = nd-1nf-ncvd = nd-1nf-nc est généralement comprise entre 25 et 65. Lorsque le coefficient de dispersion d'un verre est supérieur à 55 (moins de dispersion), le verre est considéré comme un verre corona, tandis que ceux dont les coefficients de dispersion sont inférieurs à 50 (plus de dispersion) Sont considérés comme du verre silex. En raison de la dispersion, l'indice de réfraction d'un verre variera en fonction de la longueur d'onde. Le résultat le plus significatif de la dispersion est que la distance focale du système sera légèrement différente pour différentes longueurs d'onde de la lumière. h3> Seuil d'endommagement laser Le seuil d'endommagement laser est la quantité maximale de puissance laser qui peut être tolérée par la surface de chaque zone avant l'endommagement du laser.
Les lasers pulsés et les lasers à ondes continues (CW) ont des seuils d'endommagement laser correspondants. Les seuils d'endommagement laser sont une spécification de matériau très importante pour les miroirs en raison du fait qu'ils sont utilisés en conjonction avec des produits laser plutôt que toute autre optique, cependant, toute optique de qualité laser fournira des seuils. Par exemple, considérons un réflecteur laser Ti: Sapphire avec un seuil d'endommagement de 0.5 J/cm2 @ 150 impulsions femtosecondes et 100kW/cm2 CW. Cela indiquerait que le réflecteur peut tolérer un laser pulsé femtoseconde à répétition élevée avec une densité d'énergie de 0,5J par centimètre carré, ou un laser CW haute puissance avec une densité d'énergie de 100kW par centimètre carré. Si le faisceau laser est concentré sur une zone plus petite, des mesures doivent être prises pour garantir que le seuil global n'est pas dépassé par la valeur spécifiée.
Bien qu'il existe une gamme d'autres spécifications de production, de surface et de matériau, la confusion peut être considérablement évitée si les spécifications optiques les plus couramment utilisées sont comprises. Les lentilles, les miroirs, les fenêtres, les filtres, les polariseurs, les prismes, les séparateurs de faisceau, les réseaux et les fibres optiques ont une variété d'attributs, ainsi, comprendre comment ils se rapportent les uns aux autres et comment ils affecteront les performances globales du système vous aidera à sélectionner les meilleurs composants à intégrer dans vos applications optiques, d'imagerie ou optoélectroniques.
English
日本語
한국어
français
Deutsch
italiano
русский
português
Türkçe
العربية
беларускі
