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Il loro design unico utilizza due riflessi interni (ad angoli di 45 ° rispetto al raggio incidente) per reindirizzare la luce, garantendo che l'angolo di deflessione rimane stabile (± 0,1 °) anche se il prisma è leggermente disallineato. Questa insensibilità di allineamento rende i prismi di penta indispensabili in applicazioni in cui il mantenimento dell'orientamento delle immagini e della stabilità del raggio è fondamentale, come i campi da intervallo (militare o il rilevamento), la metrologia ottica (misurazione della lunghezza di precisione) e la fotografia professionale (visioni).
• Eccellenza del materiale : realizzato in vetro ottico di Schott (BK7 per applicazioni a raggio visibile, offrendo> 92% di trasmissione a 550 nm), silicio (per applicazioni NIR, 1,2-6μm di lunghezza d'onda, ideale per l'imaging termico) e germanio (per le applicazioni di metà IR, 2-14μm, idonei a rilevare il gas). Ogni materiale è selezionato per la sua compatibilità spettrale: BK7 per telecamere e raggio, silicio per sensori termici industriali e germanio per sistemi IR aerospaziali. Tutti i materiali sono sottoposti a controllo di qualità rigoroso, con uniformità dell'indice di rifrazione <5 × 10⁻⁶ per garantire una deflessione costante del raggio.
• Ingegneria di precisione : la tolleranza angolare <2 arcsecondi garantisce una deflessione costante di 90 ° attraverso l'apertura chiara del prisma (l'area attraverso la quale passa la luce). Questa tolleranza è fondamentale per applicazioni come i campi da intervallo laser, in cui una deviazione di 1 arcsecondo nell'angolo di deflessione può causare un errore di 1 metro nella misurazione della distanza a distanza di 1 km. Le due superfici di riflessione del prisma sono lucidate a un parallelismo di <1 arcsecondo, garantendo che le due riflessioni interne funzionino in tandem per produrre una svolta precisa di 90 °.
• Prestazioni ottiche : la qualità della superficie 10-5 (superiore a 20-10 standard) riduce al minimo la dispersione della luce (luce vagante <0,05%), mentre la pvness PV <1/10λ (a 632,8 nm) garantisce che il raggio rimane collimato (parallelo) dopo la deflessione. La collimazione è essenziale per le applicazioni metrologiche: le travi non si espanderebbero o convergerebbero, portando a errori di misurazione. Per le applicazioni laser ad alta potenza (ad es. Laser industriali 100W+), i prismi possono essere fabbricati con materiali resistenti al calore come lo zaffiro, che ha una conducibilità termica 10 × superiore a BK7.
• Opzioni di rivestimento : rivestimenti specchio (alluminio, argento o oro) sulle due superfici di riflessione migliorano la durata e la riflettività. I rivestimenti in alluminio offrono una riflettività> 85% su 400-700 nm (ideale per applicazioni visibili), i rivestimenti d'argento forniscono una riflettività> 95% (ma richiedono un soprabito protettivo per prevenire il paperio) e i rivestimenti d'oro offrono una riflettività> 98% nell'intervallo IR (1-14μm). I rivestimenti AR sulle facce di ingresso e uscita riducono le perdite di riflessione a <0,5% per superficie, garantendo che la massima potenza del raggio venga mantenuto.
• Costruzione robusta : la geometria a cinque lati fornisce stabilità meccanica, con un basso centro di gravità che resiste a ribaltare su supporti ottici. I prismi sono spesso alloggiati in alluminio anodizzato o supporti in acciaio inossidabile (con guarnizioni che assorbono gli shock) per proteggere dalle vibrazioni, critiche per i sistemi aerospaziali (ad es. Laser di orientamento missilistico) o sistemi di scansione industriale (esposti alle vibrazioni della macchina). L'alloggiamento impedisce anche l'accumulo di polvere sulle superfici ottiche, che degrarebbe le prestazioni nel tempo.
I prismi di Penta sono fondamentali in:
• Difesa e aerospaziale : sistemi di targeting (ad es. Fighter Jet laser bersaglio di baccelli), guida missilistica (missili guidati da IR che tracciano le firme di calore) e telecamere di sorveglianza (telecamere ad alta risoluzione montate sui droni). Nel targeting dei baccelli, i prismi di Penta deviano il raggio laser a 90 ° dal sensore del pod al bersaglio, mantenendo l'orientamento delle immagini in modo che il pilota veda il bersaglio come appare nello spazio reale. I sistemi di orientamento missilistici utilizzano i prismi penta di germanio per guidare le travi IR, garantendo che il missile tiene traccia del bersaglio anche se il missile stesso ruota.
• Ingegneria : sistemi di scansione laser per ispezione dimensionale (EG, misurazione del pannello del corpo automobilistico) e controllo di qualità (rilevamento dei difetti del wafer a semiconduttore). Nell'ispezione automobilistica, uno scanner laser utilizza un prisma Penta per deviare il raggio laser 90 ° sulla superficie del pannello, creando una scansione 2D della forma del pannello. La stabilità del prisma garantisce che la scansione sia coerente, con errori di misurazione <0,1 mm, critici per garantire un adeguato adattamento dei pannelli del corpo.
• Fotografia : mirate nelle telecamere professionali del riflesso a lenti singolo (SLR) e delle telecamere di medio formato. A differenza dei prismi ad angolo retto, che invertono l'immagine (che richiedono un'ottica aggiuntiva per correggere), i prismi di Penta deviano la luce di 90 ° senza inversione, quindi il fotografo vede la scena come appare. Questo orientamento diretto è essenziale per la composizione precisa, specialmente nella fotografia di ritratti o paesaggi.
• Strumentazione : panche ottiche calibranti (utilizzate nella ricerca di laboratorio per allineare laser e rivelatori) e allineare gli strumenti di misurazione di precisione (ad es. Interferometri per la calibrazione della lunghezza). Nella calibrazione ottica del banco, viene utilizzato un prisma Penta per impostare un percorso del raggio di 90 ° di riferimento, rispetto al quale sono allineati altri componenti (ad es. Specchi, lenti). L'insensibilità dell'allineamento del prisma garantisce che il percorso di riferimento rimane stabile, anche se la panchina è leggermente disturbata.
D: In che modo la temperatura influisce sulle prestazioni?
A: La temperatura influisce sui prismi di Penta principalmente attraverso l'espansione termica, che può cambiare le dimensioni del prisma e l'indice di rifrazione. I materiali a basso contenuto di termici come silice fusa (CTE <0,5 × 10⁻⁶/° C) minimizzano questo effetto, garantendo <0,1 Arcsecondo/° C deriva nell'angolo di deflessione. Al contrario, il vetro BK7 standard ha un CTE più elevato (7 × 10⁻⁶/° C), portando a ~ 0,5 arcsecondi/° C deriva, accettabile per applicazioni a temperatura ambiente ma non per ambienti estremi. Per applicazioni ad alta temperatura (ad es. Sensori del vano motore), i prismi di zaffiro (CTE <5 × 10⁻⁷/° C) offrono una stabilità ancora maggiore, con deriva <0,01 arcsecondi/° C.
D: I prismi di penta possono essere usati con laser ad alta potenza?
A: Sì, se fabbricato con materiali resistenti al calore e rivestiti con rivestimenti ad alto danno (HDT). I prismi di zaffiro o silicio sono preferiti per l'uso ad alta potenza: lo zaffiro può resistere al laser a onde continue (CW) alimentari fino a 1kW/cm², mentre il silicio gestisce fino a 5kW/cm² nella gamma NIR. I rivestimenti a specchio devono anche essere HDT: ad esempio, i rivestimenti a specchio dielettrico (anziché i rivestimenti in metallo) hanno HDT> 10kW/cm² Per i laser CW. Nelle applicazioni laser pulsate (ad es. Laser femtosecondi), la soglia del danno del prisma è determinata dall'energia dell'impulso; I prismi di silice fusi possono gestire energie di impulsi fino a 1J/cm² senza danni.
