Оптикалық өндіріс және сынақ: оптикалық компоненттерді жасау, тестілеу процесі. Шыныдан дөңгелек линза жасау, жоңдау, жылтырату кезеңдері туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Оптикалық өндіріс және сынау – оптикалық компоненттерді өндіру және сынау процесі. Ол өндіріс процедуралары мен оптикалық сынақ конфигурацияларының кең ауқымын қамтиды. Дәстүрлі шар тәрізді линзаны өндіру әдетте шыныдан жасалған дайындаманы ұнтақтау арқылы оптиканың қабық пішінін жасаудан басталады. Бұл, мысалы, сақина тәрізді құралдармен жүзеге асырылуы мүмкін. Содан кейін линза беті соңғы пішініне дейін жылтыратылады. Әдетте, бұл абразивтер мен сұйықтың қоспасы бар құралмен линза бетін айналдырып және үйкеу арқылы жасалады, құралдың беткі пішіні қалағандай болады. Линза бетін жылтырату үшін әдетте оюлы пластмасса құрал қолданылады. Абразивтің қоспасы – шлак деп аталады, ол әдетте судағы церий немесе цирконий оксидінен тұрады, ал майлау материалдары линзаға жабыспау үшін және пластмасса құралдың қозғалысын жеңілдету үшін қосылады. Шлақтағы бөлшектердің мөлшері қажетті пішін мен жылтырлықты алу үшін реттеледі. Лапинг түрлері: планетарлық лапинг, екі жақты лапинг және цилиндрлік лапинг. Жылтырату кезінде линзаның қажетті пішінде жасалғанын растау үшін және соңғы пішіннің рұқсат етілген дәлдікте дұрыс пішінге ие екенін қамтамасыз ету үшін сынақтан өткізіледі. Оптикалық беттің дұрыс пішінден ауытқуы әдетте жарықтың ыңғайлы толқын ұзындығы үшін толқын ұзындығының үлесімен (мысалы, линза қолданылатын толқын ұзындығы немесе көзге көрінетін толқын ұзындығы) көрсетіледі. Қымбат емес линзалардың пішіні бірнеше толқын ұзындығына (λ, 2λ және т.б.) дейін ауытқуы мүмкін. Кәсіби линзалардың ауытқуы толқын ұзындығының төрттен бірінен (λ/4) аспауы керек. Лазерлер, интерферометрлер және голография сияқты қолданыстарда қолданылатын жоғары дәлдікті линзалардың беттері толқын ұзындығының оннан біріне (λ/10) немесе одан да жақсы төзімділікпен жасалады. Бет пішінімен қатар, линза бет сапасы (сызаттар, шұңқырлар, кірлер және т.б.) және өлшемдерінің дәлдігі талаптарына да сай келуі керек.
Optical manufacturing and testing is the process of manufacturing and testing optical components. It spans a wide range of manufacturing procedures and optical test configurations. The manufacture of a conventional spherical lens typically begins with the generation of the optic's rough shape by grinding a glass blank. This can be done, for example, with ring tools. Next, the lens surface is polished to its final form. Typically this is done by lapping—rotating and rubbing the rough lens surface against a tool with the desired surface shape, with a mixture of abrasives and fluid in between. Typically a carved pitch tool is used to polish the surface of a lens. The mixture of abrasive is called slurry and it is typically made from cerium or zirconium oxide in water with lubricants added to facilitate pitch tool movement without sticking to the lens. The particle size in the slurry is adjusted to get the desired shape and finish. Types of lapping include planetary lapping, double sided lapping, and cylindrical lapping. During polishing, the lens may be tested to confirm that the desired shape is being produced, and to ensure that the final shape has the correct form to within the allowed precision. The deviation of an optical surface from the correct shape is typically expressed in fractions of a wavelength, for some convenient wavelength of light (perhaps the wavelength at which the lens is to be used, or a visible wavelength for which a source is available). Inexpensive lenses may have deviations of form as large as several wavelengths (λ, 2λ, etc.). More typical industrial lenses would have deviations no larger than a quarter wavelength (λ/4). Precision lenses for use in applications such as lasers, interferometers, and holography have surfaces with a tenth of a wavelength (λ/10) tolerance or better. In addition to surface profile, a lens must meet requirements for surface quality (scratches, pits, specks, etc.) and accuracy of dimensions.
Тегін абразивті ұнтақтау
Тегін абразивті ұнтақтау – материалды жылтырату алдында оның бетін тегістеу әдісі. Бұл оптикалық детальдің бетінен материалдың кішкентай жарықтарын алып тастау үшін ұсақ абразив бөлшектерін пайдалануды қамтиды. Бұл абразив бөлшектері еркін абразивтер деп аталады. Бөлшектер сұйық қоспаға қосылады, ол ұнтақтау табақшасы мен материалдың арасына енгізіледі. Ұнтақтау табақшасы мен материал арасында сырғанау қозғалыстары қолданылады. Ұнтақтаудан кейін, абразив бөлшектерінің мөлшеріне байланысты, бетте шамалы тегіссіздік қалады. Сонымен қатар, материалдың бетінің астында шамалы жарықтар пайда болады, бұл жер асты зақымдануы (SSD) деп аталады.
Free abrasive grinding is a technique to grind down the surface of a material before polishing. It involves the use of small particles of grit to grind away small chips of material from the surface of an optical workpiece. The grit particles are known as free abrasives. The particles are added to a liquid slurry, which goes between a grinding plate and the material. Sliding motions between the grinding plate and the material are used. After grinding, there is a small amount of surface roughness, which is based on the size of the grit. There is also a small amount of fracturing below the surface of the material, known as subsurface damage (SSD).
Сызықтау
Оптика абразивті бөлшектердің, сұйық тасымалдаушының және қажет болған жағдайда қосымша қоспалардың қоспасында жылтыратылады. Қолданылуы мүмкін абразивті бөлшектердің түрлеріне церий(IV) оксиді, алмаз, алюминий оксиді және коллоидты кремний жатады. Кальций фториді (CaF2) оптикалық материал ретінде қолданылуы мүмкін, бірақ ол оңай сынығыш және сызылады. Асфералық линзалардың техникалық талаптарына базалық радиус (қабылданатын қателікпен), конустық және полиномдық коэффициенттер, ең жақсы сәйкес келетін сфераға сілтеме, сағайтын кестеге сілтеме, сағайтын қателіктерге қабылданатын қателік, жолақтың еніне қатысты еңіс қателері, белгіленген сынақ бойынша толқын фронты, еңіс және орталау кіреді.
Optics are polished in a slurry of abrasive particles, a fluid carrier, and optional additives. Types of abrasive particles that can be used include cerium(IV) oxide, diamond, aluminum oxide, and colloidal silica. Calcium fluoride (CaF2) can be used as an optical material, although it is easily fractured and scratched. Specifications for aspheric lenses include base radius with tolerance, conic and polynomial coefficients, best fit sphere reference, sag table reference, sag error tolerance, slope errors versus bandwidth, wavefront per specified test, tilt, and decenter.
Жер бетінің сапасы
Жер бетінің сапасы – оптикалық компоненттің беткейінің күйі. Ол сызаттар мен шұңқырлар сияқты ақаулардың болуын көрсетеді. Әдетте, бұл көрсеткіш сызат-қазу (S D) талаптарына сәйкес бағаланады. Жер беті сапасын анықтау стандарттарына АҚШ Әскери өнімділік спецификациясы MIL PRF 13830B және ISO 10110 жатады. Асфераларды сынау үшін тігіс интерферометриясы қолданылуы мүмкін. Ол жоғары ажыратымдылықтағы бір суретті құру үшін біріктірілетін суб-апертуралық сынақтарды жүргізуді қамтиды.
Surface quality is the condition of the surface of an optical component. It indicates the presence of imperfections, such as scratches and pits. It is typically rated according to scratch dig (S D) specifications. Standards for specifying surface quality include the U. S. Military Performance Specification MIL PRF 13830B and ISO 10110. Stitching interferometry can be used for testing aspheres. It involves performing subaperture tests that are stitched together into a single high resolution image.
Ескертпелер мен сілтемелер
Малакара, Д., Оптикалық дүкендерді сынау. 2-басылым, Джон Уайли және Ұлдары, 1992 ж.
Malacara, D., Optical Shop Testing 2nd Edition, John Wiley and Sons, 1992,