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Contrairement aux miroirs (qui nécessitent une inclinaison précise pour ajuster l'angle de déviation), les prismes de coin offrent une direction de faisceau réglable: la rotation d'un seul prisme modifie la direction de déviation, tout en appuyant deux prismes (dans un support rotatif) permet un contrôle continu de faisceau à 360 °. L'angle de déviation est déterminé par l'angle de coin du prisme (l'angle entre les deux faces) et l'indice de réfraction - les angles de coin des malliers (par exemple, 1 °) produisent des déviations plus petites (par exemple, ~ 0,5 ° pour BK7), tandis que les angles de coin plus grands (par exemple, 30 °) produisent des déviations plus grandes (EG, ~ 15 ° pour BK7). Nos prismes de coin offrent une précision de déviation <0,1 °, ce qui les rend indispensables pour aligner les systèmes laser, les bancs optiques et les scanners industriels.
Choix de matériaux : Schott Glass (BK7 pour les applications de plage visible, 400-700 Nm, rentables pour une utilisation générale), la silice fusionnée (transmission UV et NIR, 185-2100 nm, faible teneur en expansion thermique pour les systèmes de précision) et ZNSE (Mid-IR, 2-12 μm, idéal pour les lasers de Co₂). Le BK7 est utilisé dans les applications de consommation (par exemple, les pointeurs laser), la silice fondue dans le durcissement UV ou les lasers à fibres NIR et le ZNSE dans les systèmes laser de CO₂ industriels (longueur d'onde de 10,6 μm). Chaque matériau est sélectionné pour sa compatibilité spectrale et ses performances de déviation - par exemple, l'indice de réfraction élevé de ZNSE (n = 2,402) produit des déviations plus grandes pour un angle de coin donné que BK7 (n = 1,5168).
Capacités de déviation : les prismes uniques offrent de 0,74 ° à 25 ° , selon l'angle et le matériau du coin:
1 ° Angle de coin (BK7): ~ 0,74 ° Déliction.
Angle de coin 5 ° (BK7): ~ 3,7 ° Délige.
Angle de coin 30 ° (ZNSE): ~ 25 ° Déflexion.
Les systèmes appariés (deux prismes montés dans une cage rotative) atteignent une direction à 360 ° en faisant tourner les prismes dans des directions opposées - enRant un prisme de 90 ° dans le sens horaire et l'autre 90 ° dans le sens antihoraire modifie la direction de déviation de 180 °. Cette flexibilité rend les prismes appariés idéaux pour les applications dynamiques comme le balayage laser.
Précision optique : tolérance angulaire <2 secondes d'arc (garantissant un angle de déviation cohérent à travers le faisceau), la qualité de la surface 20-10 (grade standard, adapté à la plupart des applications industrielles) et la planéité PV <1/10λ (à 632,8 nm, minimisation de la distorsion du front d'onde). Les deux faces sont polies à un parallélisme de <1 seconde d'arc, garantissant que l'angle de coin est uniforme, même une variation de deuxième seconde d'arc dans l'angle de coin peut provoquer une erreur de 0,00028 ° dans la déviation, ce qui est inacceptable pour l'alignement de précision. Pour les lasers de haute puissance, des prismes avec une qualité de surface de 10 à 5 sont disponibles pour réduire la diffusion.
Options de montage : Disponibles non montés (pour une intégration personnalisée dans les systèmes optiques) ou dans des cages rotatives à 360 ° (supports en aluminium ou en acier inoxydable avec des vis de réglage de verrouillage). Les cages rotatives permettent un réglage précis de la direction de déviation, avec des marques d'angle (0-360 °) pour un positionnement reproductible. Certaines cages incluent des boutons de réglage fin (avec une résolution de 0,1 °) pour l'alignement ultra-précis - critique pour les applications de laboratoire comme l'interférométrie. Pour un usage industriel, des cages étanches et anti-poussières sont disponibles pour protéger les prismes dans des environnements difficiles.
Solutions de revêtement : les revêtements AR adaptés à des longueurs d'onde spécifiques réduisent les réflexions de surface à <0,5% par surface (visible) ou <1% (IR / UV). Par exemple:
Revêtements AR visibles (400-700 nm) pour les prismes BK7 dans les pointeurs laser.
Revêtements UV AR (248-400 nm) pour les prismes de silice fondu dans le durcissement UV.
Revêtements IR AR (10,6 μm) pour les prismes de ZNSE dans les lasers CO₂.
Les bords noircis (revêtement noir mat) suppriment la lumière parasite (lumière parasite <0,5%), empêchant l'interférence avec d'autres composants optiques. Pour les lasers de haute puissance, les revêtements AR à tramfaits élevé (HDT) (revêtements diélectriques) sont utilisés pour résister aux énergies d'impulsion jusqu'à 1J / cm² .
Les prismes de coin sont essentiels dans:
Ingénierie : ajustement des scanners laser pour la modélisation 3D (numérisation architecturale des bâtiments historiques, où le prisme dirige le laser pour capturer des surfaces détaillées) et une inspection dimensionnelle (inspection de la tranche de semi-conducteur, où le prisme aligne le laser avec le bord de la tranche). Les scanners 3D utilisent des prismes de coin appariés pour obtenir un balayage à 360 °, capturant chaque angle du bâtiment avec une résolution <0,1 mm. Les systèmes d'inspection des plaquettes utilisent de petits prismes de silice fusionnés (5-10 mm) pour aligner le laser, assurant des défauts (par exemple, des rayures) aussi petites que 1 μm sont détectées.
Défense : faisceaux de direction dans les systèmes de ciblage (Fighter Jet Laser Cibleing Pods, où le prisme ajuste le faisceau pour suivre les cibles en mouvement) et l'optique adaptative (télescopes, où le prisme corrige la distorsion atmosphérique). Les pods de ciblage utilisent des prismes de coin rotatif à grande vitesse pour suivre les cibles se déplaçant à 1000 km / h, avec des ajustements de déviation effectués en millisecondes. Les systèmes d'optique adaptatifs utilisent plusieurs prismes de coin pour corriger les erreurs du front d'onde, améliorant la résolution de l'image du télescope de 50%.
Recherche : Contrôle des chemins lumineux dans les interféromètres (mesure de la longueur de précision, où le prisme ajuste la longueur du chemin d'un faisceau pour créer des franges d'interférence) et des pincettes optiques (manipulant de petites particules comme les cellules, où le prisme dirige le laser pour piéger et déplacer les particules). Les interféromètres utilisent des prismes de coin pour affiner les différences de longueur de trajectoire (jusqu'à 1 nm), permettant la mesure des distances avec une précision à l'échelle atomique. Les pincettes optiques utilisent des prismes appariés pour diriger le faisceau laser, permettant aux chercheurs de déplacer des cellules ou des nanoparticules avec une précision <1 μm.
Q: Comment l'angle de déviation est-il calculé?
R: Pour les petits angles de coin (α <10 °), l'angle de déviation (δ) est approximé par la formule: Δ = (n - 1) × α, où n est l'indice de réfraction du prisme et α est l'angle de coin (en degrés). Cette approximation est précise à 1% pour les petits angles. Pour des angles plus grands, la formule de réfraction complète (en utilisant la loi de Snell) est requise:
Calculez l'angle de réfraction à la première face: n₁ × sin (θ₁) = n₂ × sin (θ₂), où n₁ = 1 (air), θ₁ = α (angle incident), n₂ = n (prisme).
Calculez l'angle incident à la deuxième face: θ₃ = α - θ₂.
Calculez l'angle de déviation: δ = θ₁ + θ₄ - α, où θ₄ est l'angle de réfraction à la deuxième face (n₂ × sin (θ₃) = n₁ × sin (θ₄)).
Exemple: Bk7 Prism (n = 1,5168) avec α = 5 °:
Approximation à petit angle: Δ ≈ (1,5168 - 1) × 5 ≈ 2,584 °.
Calcul complet: Δ ≈ 2,6 °, très proche de l'approximation.
Q: Quel est l'avantage des prismes de coin appariés?
R: Les prismes de coin appariés offrent deux avantages clés par rapport aux prismes uniques:
Direction à 360 ° : tournant les deux prismes dans des directions opposées (par exemple, un dans le sens horaire, un dans le sens antihoraire) modifie la direction de déviation sans modifier l'angle de déviation. Par exemple, la rotation des deux prismes 45 ° dans des directions opposées déplace la direction de déviation de 90 ° tout en gardant Δ constant. Ceci est impossible avec un seul prisme, qui ne peut changer la direction qu'en tournant tout le prisme (ce qui modifie également l'angle d'incidence, modifiant δ).
Angle de déviation variable : la rotation des prismes dans la même direction modifie l'angle de coin effectif - le rotation de 30 ° dans la même direction double l'angle de coin effectif (et donc δ) pour les petits angles. Cela permet un ajustement dynamique de l'angle de déviation, ce qui rend les prismes appariés idéaux pour des applications telles que le balayage laser où δ doit changer en temps réel.
Q: Peuvent-ils gérer les lasers haute puissance?
R: Oui, lorsqu'il est fabriqué à partir de matériaux résistants à la chaleur et enduit de revêtements de THA. Les principales considérations sont:
Matériel : le saphir ou le ZNSE sont préférés:
SAPPHIRE: PROPOSE CW POWERS LASER jusqu'à 1 KW / CM⊃2; Dans la plage visible, une conductivité thermique élevée (46 W / m · k) dissipe la chaleur.
ZNSE: Gérose jusqu'à 5 kW / cm² Au milieu de l'IR (10,6 μm), idéal pour les lasers CO₂.
Revêtements : les revêtements AR diélectriques HDT (au lieu des revêtements métalliques) ont des seuils de dégâts> 10 kW / cm² pour les lasers CW et> 1J / cm² pour les lasers pulsés (par exemple, lasers fémtosecondes).
CHEFFIRAGE : Pour les applications ultra-élevées (par exemple, 10 kW + lasers industriels), des supports refroidis par eau sont utilisés pour dissiper la chaleur, empêchant les dommages au prisme. Par exemple, un prisme de coin ZNSE refroidi par eau peut gérer la puissance laser de 20 kW sans surchauffe.
