dichtbij
Kies uw site
Globaal
Sociale media
In tegenstelling tot spiegels (die een precieze kanteling vereisen om de afbuigingshoek aan te passen), bieden wig -prisma's een verstelbare straalbesturing: het roteren van een enkel prisma verandert de afbuigingsrichting, terwijl het koppelen van twee prisma's (in een roterende bevestiging) continue 360 ° straalregeling mogelijk maakt. De afbuiginghoek wordt bepaald door de wighoek van het prisma (de hoek tussen de twee gezichten) en brekingsindex - kleinere wighoeken (bijv. 1 °) produceren kleinere deflecties (bijv. ~ 0,5 ° voor BK7), terwijl grotere wighoeken (bijv. 30 °) grotere deflecties produceren (~ 15 ° voor BK7). Onze wigprisma's leveren afbuignauwkeurigheid <0,1 °, waardoor ze onmisbaar zijn voor het uitlijnen van lasersystemen, optische banken en industriële scanners.
Materiële keuzes : Schott Glass (BK7 voor toepassingen zichtbaar bereik, 400-700 nm, kosteneffectief voor algemeen gebruik), gesmolten silica (UV en NIR-transmissie, 185-2100 nm, lage thermische expansie voor precisiesystemen) en ZnSE (Mid-IR, 2-12μm, ideaal voor co₂ lasers). BK7 wordt gebruikt in consumententoepassingen (bijv. Laserpointers), gesmolten silica in UV -uithardende of NIR -vezellasers en ZNSE in industriële co₂ lasersystemen (10,6 μm golflengte). Elk materiaal wordt geselecteerd voor zijn spectrale compatibiliteit en afbuigprestaties - bijvoorbeeld Znse's hoge brekingsindex (n = 2.402) produceert grotere afbuiging voor een gegeven wighoek dan BK7 (n = 1.5168).
Deflectiemogelijkheden : enkele prisma's bieden 0,74 ° tot 25 ° afbuiging , afhankelijk van de wighoek en materiaal:
1 ° wighoek (BK7): ~ 0,74 ° afbuiging.
5 ° Wedge -hoek (BK7): ~ 3,7 ° afbuiging.
30 ° Wedge -hoek (ZNSE): ~ 25 ° afbuiging.
Gepaarde systemen (twee prisma's gemonteerd in een roterende kooi) bereiken 360 ° besturing door de prisma's in tegengestelde richtingen te roteren - het ene prisma 90 ° met de klok mee te maken en de andere 90 ° verandert de afbuiging richting met 180 °. Deze flexibiliteit maakt gepaarde prisma's ideaal voor dynamische toepassingen zoals laserscannen.
Optische precisie : hoektolerantie <2 arcseconden (zorgt voor een consistente afbuiginghoek over de balk), oppervlaktekwaliteit 20-10 (standaardkwaliteit, geschikt voor de meeste industriële toepassingen) en vlakheid PV <1/10λ (bij 632,8 nm, het minimaliseren van golffrontverstorten). De twee gezichten zijn gepolijst naar een parallellisme van <1 arcsecond, waardoor de wighoek uniform is - zelfs een 1 arcseconde variatie in wighoek kan een fout van 0,00028 ° in afbuiging veroorzaken, wat onaanvaardbaar is voor precisie -uitlijning. Voor krachtige lasers zijn prisma's met 10-5 oppervlaktekwaliteit beschikbaar om de spreiding te verminderen.
Montageopties : Beschikbare niet gemonteerde (voor aangepaste integratie in optische systemen) of in 360 ° roteerbare kooien (aluminium of roestvrijstalen houders met slotschroeven). Roteerbare kooien maken nauwkeurige aanpassing van de afbuigrichting mogelijk, met hoekmarkeringen (0-360 °) voor herhaalbare positionering. Sommige kooien omvatten verfijningsknoppen (met een resolutie van 0,1 °) voor ultra-nauwkeurige uitlijning-kritisch voor laboratoriumtoepassingen zoals interferometrie. Voor industrieel gebruik zijn waterdichte en stofvrije kooien beschikbaar om prisma's in harde omgevingen te beschermen.
Coatingoplossingen : AR -coatings afgestemd op specifieke golflengten verminderen oppervlaktreflecties tot <0,5% per oppervlak (zichtbaar) of <1% (IR/UV). Bijvoorbeeld:
Zichtbare AR-coatings (400-700 nm) voor BK7-prisma's in laserpointers.
UV AR-coatings (248-400 nm) voor gesmolten silica-prisma's in UV-uitharding.
IR AR -coatings (10,6 μm) voor ZnSe -prisma's in Co₂ -lasers.
Zwarte randen (matzwarte coating) onderdrukken verdwaalde licht (verdwaald licht <0,5%), waardoor interferentie met andere optische componenten wordt voorkomen. Voor krachtige lasers worden high-schade-drempel (HDT) AR-coatings (diëlektrische coatings) gebruikt om pulsenergieën tot 1J/cm⊃2 te weerstaan; .
Wedge -prisma's zijn van cruciaal belang in:
Engineering : Laserscanners aanpassen voor 3D -modellering (architecturale scannen van historische gebouwen, waar het prisma de laser stuurt om gedetailleerde oppervlakken vast te leggen) en dimensionale inspectie (Semiconductor Wafer -inspectie, waarbij het prisma de laser afstemt met de wafelkantoor). 3D -scanners gebruiken gepaarde wigprisma's om 360 ° te scannen, waarbij elke hoek van het gebouw met <0,1 mm resolutie wordt vastgelegd. Wafer-inspectiesystemen gebruiken kleine (5-10 mm) gesmolten silica-prisma's om de laser uit te lijnen, waardoor defecten (bijv. Krassen) zo klein als 1μm worden gedetecteerd.
Defensie : stuurstralen in targeting -systemen (straaljager laser targeting pods, waarbij het prisma de balk aanpast om bewegende doelen te volgen) en adaptieve optica (telescopen, waarbij het prisma corrigeert voor atmosferische vervorming). Targeting pods gebruiken high-speed roterende wigprisma's om doelen te volgen die op 1000 km/u bewegen, met afbuigaanpassingen gemaakt in milliseconden. Adaptieve optieksystemen gebruiken meerdere wig -prisma's om golffrontfouten te corrigeren, waardoor de resolutie van de telescoop met 50% wordt verbeterd.
Onderzoek : het beheersen van lichte paden in interferometers (precisielangmeting, waarbij het prisma de padlengte van één straal aanpast om interferentieranden te creëren) en optische pincet (manipuleren van kleine deeltjes zoals cellen, waar het prisma de laser stuurt om de laser te vangen en te bewegen). Interferometers gebruiken wig-prisma's om de lengteverschillen van pad te verfijnen (tot 1 nm), waardoor de afstanden met precisie op atoomschaal mogelijk zijn. Optische pincetten gebruiken gepaarde prisma's om de laserstraal te sturen, waardoor onderzoekers cellen of nanodeeltjes kunnen verplaatsen met <1 μm nauwkeurigheid.
Vraag: Hoe wordt de afbuiginghoek berekend?
A: Voor kleine wighoeken (α <10 °) wordt de afbuiginghoek (δ) benaderd door de formule: Δ = (n - 1) × α, waarbij n de refractieve index van het prisma is en α de wighoek is (in graden). Deze benadering is nauwkeurig tot binnen 1% voor kleine hoeken. Voor grotere hoeken is de volledige brekingsformule (met behulp van de wet van Snell) vereist:
Bereken de brekingshoek bij het eerste gezicht: n₁ × sin (θ₁) = n₂ × sin (θ₂), waarbij n₁ = 1 (lucht), θ₁ = α (invallende hoek), n₂ = n (prisma).
Bereken de invallende hoek bij het tweede gezicht: θ₃ = α - θ₂.
Bereken de afbuiginghoek: Δ = θ₁ + θ₄ - α, waarbij θ₄ de brekhoek is bij het tweede gezicht (n₂ × sin (θ₃) = n₁ × sin (θ₄)).
Voorbeeld: BK7 Prism (n = 1.5168) met α = 5 °:
Kleine hoekbenadering: Δ ≈ (1.5168 - 1) × 5 ≈ 2.584 °.
Volledige berekening: Δ ≈ 2,6 °, zeer dicht bij de benadering.
Vraag: Wat is het voordeel van gepaarde wigprisma's?
A: Gerechte wigprisma's bieden twee belangrijke voordelen ten opzichte van enkele prisma's:
360 ° BEAM STEURING : Roteren van de twee prisma's in tegengestelde richtingen (bijvoorbeeld één met de klok mee, één tegen de klok in) verandert de afbuigingsrichting zonder de afbuighoek te veranderen. Bijvoorbeeld, het roteren van beide prisma's 45 ° in tegengestelde richtingen verschuift de afbuigrichting met 90 ° en houdt δ constant. Dit is onmogelijk met een enkel prisma, dat alleen van richting kan veranderen door het gehele prisma te roteren (dat ook de invalshoek verandert, waarbij δ verandert).
Variabele afbuiginghoek : het roteren van de prisma's in dezelfde richting verandert de effectieve wighoek - die beide 30 ° in dezelfde richting worden gericht, verdubbelt de effectieve wighoek (en dus δ) voor kleine hoeken. Dit maakt dynamische aanpassing van de afbuigingshoek mogelijk, waardoor gepaarde prisma's ideaal zijn voor toepassingen zoals laserscannen waarbij A in realtime moet veranderen.
Vraag: Kunnen ze high-power lasers verwerken?
A: Ja, wanneer gemaakt van warmtebestendige materialen en gecoat met HDT-coatings. De belangrijkste overwegingen zijn:
Materiaal : Sapphire of Znse hebben de voorkeur:
Sapphire: handelt CW -laserpowers tot 1 kW/cm² In het zichtbare bereik verdwijnt hoge thermische geleidbaarheid (46 w/m · k) warmte.
Znse: handelt tot 5 kW/cm² In het midden van IR (10,6 μm), ideaal voor CO₂-lasers.
Coatings : HDT diëlektrische AR -coatings (in plaats van metaalcoatings) hebben schadedrempels> 10 kW/cm² voor CW -lasers en> 1J/cm² voor gepulseerde lasers (bijv. Femtoseconde lasers).
Koeling : voor ultrahoogkrachttoepassingen (bijv. 10 kW+ industriële lasers) worden watergekoelde mounts gebruikt om warmte af te voeren, waardoor prisma-schade wordt voorkomen. Een watergekoelde Znse-wig-prisma kan bijvoorbeeld 20KW CO₂ laservermogen aan zonder oververhitting aan te pakken.
