Disperzní hranoly

Přehled produktu

Disperzní hranoly jsou optické dříče, které oddělují bílé světlo (nebo polychromatické laserové světlo) na jeho základní vlnové délky prostřednictvím řízeného lomu – procesu, který umožňuje index lomu optických materiálů závislý na vlnové délce (disperze). Na rozdíl od difrakčních mřížek, které produkují vícenásobné překrývající se spektrální řády (vedoucí k rozptýlenému světlu a interferenci signálu), tyto hranoly generují jediný čistý spektrální výstup, díky čemuž jsou ideální pro aplikace vyžadující vysokou spektrální čistotu. Naše disperzní hranoly jsou konstruovány s použitím materiálů s vysokou disperzí (např. pazourková skla), aby maximalizovaly úhlovou disperzi – úhel mezi dvěma vlnovými délkami (např. 400nm fialová a 700nm červená) – s konfiguracemi optimalizovanými pro minimální úhel odchylky. Pod tímto úhlem se světlo šíří rovnoběžně se základnou hranolu, čímž se minimalizuje ztráta světla (snížení ztrát prostupem na <2 %) a zajišťuje se konzistentní spektrální separace napříč jasným otvorem hranolu.

Vlastnosti produktu

• Rozmanitost materiálu : K dispozici v provedení Schott SF11 (pazourkové sklo s výjimečnou disperzí, Abbeovo číslo ~36 – mnohem nižší než korunková skla jako BK7, která mají Abbeova čísla ~65 – díky čemuž je ideální pro viditelnou spektroskopii), F2 (jiné křemenné sklo s mírně nižší disperzí než SF11, vhodné pro nákladově citlivé aplikace s vysokou propustností UV záření, ideální tavený oxid křemičitý pro UV záření 185 nm) a CaF2 (fluorid vápenatý, krystalický materiál s vynikající propustností IR). Každý materiál cílí na specifické spektrální rozsahy: SF11 a F2 pro 400-700 nm, tavený oxid křemičitý pro 185-2100 nm a CaF2 pro 200-8000 nm.

• Rozměrový rozsah : Velikosti od 10 mm do 50 mm (standardní modely, ideální pro přenosné spektrometry a laboratorní přístroje) s vlastními možnostmi až do 300 mm (pro velkoformátové systémy, jako jsou astronomické spektrometry používané v observatořích). Všechny modely si zachovávají toleranci ±0,25 mm na délku, šířku a výšku, což zajišťuje kompatibilitu se standardními optickými držáky.

• Optická kvalita : Vyznačuje se kvalitou povrchu 20-10 (standardní stupeň, vhodný pro většinu spektroskopických aplikací) a zkreslením čela vlny <λ/4 (tavený oxid křemičitý, kritický pro UV aplikace, kde chyby čela snižují spektrální rozlišení) nebo <λ/10 (CaF₂, ideální pro vysoce přesnou IR spektroskopii). Tyto specifikace minimalizují rozptyl světla (rušivé světlo <0,1 % dopadající intenzity) a zajišťují ostré, dobře definované spektrální čáry.

• Pokrytí vlnovou délkou : Modely z taveného oxidu křemičitého fungují od 185nm do 2100nm (pokrývají rozsahy UV, viditelné a NIR, díky čemuž jsou všestranné pro monitorování prostředí a analýzu materiálů), zatímco CaF₂ zasahuje do středního infračerveného záření až do 8000 nm (používané v molekulární spektroskopii, kde vlnové délky středního IR odpovídají molekulárním vlnovým délkám) 

• Možnosti povlaku : Antireflexní (AR) povlaky přizpůsobené pro konkrétní spektrální rozsahy snižují odrazy povrchu na <0,5 % na povrch. Například povlaky AR s vylepšeným UV zářením na hranolech z taveného oxidu křemičitého minimalizují ztráty v rozsahu 185–400 nm, zatímco povlaky optimalizované pro infračervené záření na hranolech CaF₂ zlepšují přenos v rozmezí 2000–8000 nm. Tyto povlaky jsou také odolné proti poškrábání (splňují standardy MIL-C-675C), což zajišťuje odolnost v často používaných laboratorních prostředích.

Aplikace

Tyto hranoly jsou základní v:

• Spektroskopie : Umožnění chemické analýzy při výzkumu spalování (měření emisí znečišťujících látek z průmyslových hořáků) a monitorování životního prostředí (systémy kontinuálního monitorování emisí, CEMS, které sledují úrovně SO₂, NOx a CO₂ ve výfukových plynech elektráren). V CEMS rozptylující hranoly oddělují absorpční linie cílových plynů, což umožňuje přesné měření koncentrace s detekčními limity již od 1 ppm.

• Laserové systémy : Separace harmonických v ultrarychlých laserech (např. Ti:safírové lasery, které produkují 800nm ​​základní světlo a 400nm sekundová harmonická) a kompenzace skupinové disperze rychlosti (GVD) – jev, kdy se různé vlnové délky pohybují v optických materiálech různými rychlostmi. Rozptylováním a opětovným kombinováním vlnových délek hranoly zajišťují, že si ultrarychlé pulzy (femtosekundové měřítko) udrží svůj tvar, což je kritické pro aplikace, jako je laserové mikroobrábění.

• Přístrojové vybavení : Kalibrace vlnové délky v kamerách s automatickým rozpoznáváním poznávacích značek (ANPR) (zajišťující konzistentní detekci barev pro čtení SPZ) a detektorech UV záření (používaných při testování slunečních krémů k měření intenzity UVB a UVA). V UV detektorech oddělují hranoly UV vlnové délky, což umožňuje přesné měření intenzity každého rozsahu.

• Vzdělávání a výzkum : Demonstrace rozptylu světla ve fyzikálních laboratořích (např. Newtonův klasický hranolový experiment, kde se bílé světlo rozděluje do duhového spektra) a pokrok ve studiích kvantové optiky (např. manipulace s jednotlivými fotony specifických vlnových délek pro kvantové výpočty). V kvantovém výzkumu umožňují hranoly s vysokou disperzí přesné filtrování vlnových délek, což je klíčový krok při generování provázaných fotonových párů.

FAQ

Otázka: Jak výběr materiálu ovlivňuje rozptyl?

Odpověď: Výběr materiálu přímo určuje rozptyl, kvantifikovaný Abbeovým číslem (nižší Abbeho čísla = vyšší rozptyl). Kamínková skla jako SF11 (Abbé číslo ~36) poskytují výrazně vyšší rozptyl než korunková skla jako BK7 (Abbé číslo ~65). Díky tomu jsou pazourková skla upřednostňována pro spektroskopii viditelného rozsahu, kde je zapotřebí ostré spektrální oddělení k rozlišení blízko rozmístěných vlnových délek (např. 589,0 nm a 589,6 nm, dvě sodíkové D-čáry). Naproti tomu korunková skla jsou lepší pro aplikace, kde je požadována nízká disperze (např. zobrazovací systémy).

Otázka: Mohou rozptylovací hranoly nahradit difrakční mřížky?

Odpověď: Ano, v aplikacích, kde je kritické rozptýlené světlo a spektrální čistota. Difrakční mřížky produkují více spektrálních řádů (např. prvního, druhého a třetího řádu), které se mohou překrývat a způsobovat interferenci signálu – například v Ramanově spektroskopii, kde slabé Ramanovy signály mohou být maskovány odrazy mřížky vyššího řádu. Hranoly však generují jediný spektrální řád, čímž se tento problém eliminuje. Hranoly mají také vyšší prahové hodnoty poškození než mřížky (které mají jemné leptané povrchy), díky čemuž jsou vhodné pro vysoce výkonné lasery (např. 100W+ průmyslové lasery), kde by mřížky mohly degradovat.

Otázka: Jaká je výhoda CaF₂ hranolů?

A: Fluorid vápenatý (CaF₂) nabízí dvě klíčové výhody: vynikající propustnost v UV a IR rozsahu a nízký dvojlom (minimální polarizační efekty). V oblasti UV (200-400 nm) propouští CaF2 > 90 % světla, zatímco tavený oxid křemičitý propouští ~ 80 % při 200 nm. V infračerveném rozsahu (2000-8000 nm) se CaF2 vyhýbá absorpčním pásům, které omezují jiné materiály (např. tavený oxid křemičitý absorbuje silně nad 2100 nm). Díky těmto vlastnostem je CaF₂ ideální pro inspekci polovodičů (detekce defektů na křemíkových destičkách na bázi UV záření) a tepelné zobrazování (měření teploty na bázi IR v průmyslových procesech).