Buscar
es
English
日本語
русский
Español
Deutsch
中文简体Contenido
- 1 Cómo un prisma óptico desvía la luz
- 2 Tipos de prismas ópticos y qué hace cada uno
- 3 Especificaciones que los compradores deben verificar antes de realizar el pedido
- 4 Materiales y revestimientos que cambian el rendimiento
- 5 Dónde se utilizan los prismas ópticos
- 6 Qué enviar con una solicitud de cotización de Prism
- 7 Preguntas frecuentes sobre prismas ópticos
Dos prismas pueden salir de la misma línea de pulido con dibujos idénticos y aun así comportarse de manera diferente dentro de un instrumento terminado. El cristal rara vez es la razón. La tolerancia del ángulo, la figura de las caras pulidas y la forma en que el recubrimiento sobrevive a la viga real deciden si la pieza mantiene la alineación durante años o se sale de las especificaciones en cuestión de meses.
Un prisma óptico es un sólido transparente limitado por superficies planas y pulidas que se encuentran en ángulos definidos. La luz que entra por una cara se refracta en la frontera vidrio-aire, viaja a través del material y luego se refracta nuevamente en la cara de salida o se refleja internamente, por lo que un haz puede desviarse, dispersarse, rotarse o plegarse dentro de un volumen muy pequeño.
Definición de prisma óptico: elemento sólido transparente con al menos dos superficies planas pulidas, utilizado para desviar, dispersar, rotar o reflejar la luz mediante refracción controlada y reflexión interna total.
En sistemas prácticos, esa definición única cubre cinco trabajos diferentes, y cada trabajo coloca una especificación diferente al frente del dibujo:
- Desviar un haz en un ángulo fijo, normalmente 90 o 180 grados.
- Dispersión de luz blanca en longitudes de onda separadas para medición
- Plegar una trayectoria óptica larga en una envoltura mecánica corta
- Girar o invertir una imagen sin agregar lentes
- Dividir, combinar o muestrear un haz para monitorear
Cómo un prisma óptico desvía la luz
Un prisma desvía la luz porque el vidrio tiene un índice de refracción más alto que el aire, por lo que el haz cambia de dirección en cada superficie pulida que cruza.
La magnitud de ese cambio sigue la ley de Snell, aplicada dos veces: una en la entrada y otra en la salida. La desviación total depende del ángulo del vértice del prisma, el índice de refracción del material y la longitud de onda de la luz. Debido a que el índice aumenta a medida que se acorta la longitud de onda, la luz azul se desvía más que la luz roja y el haz que sale del prisma se expande formando un espectro. Cada prisma de dispersión, desde una pieza de demostración en el aula hasta la parte frontal de un espectrómetro, funciona según ese principio.
La reflexión interna total da a los prismas un segundo papel. En N-BK7, el ángulo crítico es de aproximadamente 41,2 grados, por lo que la luz que incide en una cara interna de 45 grados se refleja casi sin pérdida y sin ningún recubrimiento metálico. Un prisma de ángulo recto utilizado de esta manera reemplaza un espejo, elimina el riesgo de degradación del recubrimiento y mantiene el haz reflejado en una posición fija con respecto a la cara de entrada.
Un prisma equilátero de 60 grados en N-BK7 produce una desviación mínima de aproximadamente 38,7 grados a 587,6 nm. Si se cambia el ángulo del vértice en un minuto de arco, el haz de salida se desplaza con él, razón por la cual los dibujos de prismas citan los ángulos en minutos y segundos de arco en lugar de en milímetros.
Tipos de prismas ópticos y qué hace cada uno
La mayoría de los órdenes de prismas se dividen en siete geometrías estándar y cada una se rige por una especificación de control diferente.
| tipo de prisma | Acción óptica | Aplicación típica | Especificación para controlar |
| Prisma de ángulo recto | Desvía el haz 90 grados por reflexión interna, o 180 grados cuando se usa en pares | Periscopios, visores, dirección del haz. | Ángulo entre los dos catetos y planitud de la hipotenusa. |
| Prisma de porro | Dos reflejos internos, desviación de 180 grados, montaje de imagen. | Binoculares, instrumentos de observación. | Tolerancia de ángulo de par coincidente |
| Prisma de techo | Desviación de 90 grados con montaje de imagen a lo largo del borde del tejado | Telescopios compactos, cámaras. | Error de ángulo del techo en segundos de arco y límite de viruta del borde del techo |
| prisma de paloma | Gira la imagen al doble de la velocidad de rotación mecánica. | Telescopios de alineación, interferómetros. | Paralelismo de la cara final y relación longitud-apertura |
| Prisma de Pellin-Broca | Desviación constante de 90 grados en una longitud de onda seleccionada | Espectroscopia, selección de longitud de onda. | Ángulo del ápice y dispersión del material. |
| Prisma de dispersión equilátero | Separa longitudes de onda por refracción. | Espectrometría, sintonización láser, enseñanza de la óptica. | Ángulo del ápice, homogeneidad del vidrio, calidad de la superficie. |
| Prisma de cuña | Desviación del haz pequeña y controlada | Dirección del haz, corrección óptica. | Ángulo de cuña en minutos de arco |
La geometría es sólo la mitad de la especificación. Un mismo prisma en ángulo recto puede suministrarse con patas pulidas o rectificadas, con o sin revestimiento antirreflectante y con tolerancias angulares que difieren en un orden de magnitud entre una calidad general y una calidad de precisión.
Cuando un diseño utiliza varios prismas en serie, las tolerancias se combinan en lugar de promediarse. Un par de prismas Porro, cada uno de los cuales es aceptable por sí solo, aún puede producir una imagen inclinada o rotada cuando se montan juntos.
Gama de prismas ópticos para dirección y dispersión de luz personalizadas Explore prismas ópticos y bloques guía de luz para dirigir, reflejar o dispersar la luz en espectrómetros, microscopios, telescopios, pantallas y corrección de aberraciones. Ver producto → Especificaciones que los compradores deben verificar antes de realizar el pedido
Cinco especificaciones deciden si un prisma funciona en un sistema: tolerancia de ángulo, planitud de la superficie, calidad de la superficie, apertura clara y rendimiento del recubrimiento. Todo lo demás en el dibujo es secundario a esos cinco.
| Especificación | rango típico | ¿Qué pasa si está mal? |
| Tolerancia de ángulo | 3 minutos de arco general, 30 segundos de arco de precisión, 5 segundos de arco de alta precisión | Error de orientación del haz que ningún ajuste de la montura puede corregir por completo |
| Planitud de la superficie | De un cuarto de onda a una décima onda a 632,8 nm | Distorsión del frente de onda, tamaño del punto ampliado, resolución perdida |
| Calidad superficial | 60-40 para raspar y excavar en general, 20-10 para uso con láser | Dispersión, defectos de recubrimiento, umbral de daño reducido |
| Apertura clara | 80 a 90 por ciento de la dimensión de la cara | Viñeteado y recorte de vigas en los bordes. |
| chaflán | 0,2 a 0,5 mm a 45 grados | Descantillado de bordes que se convierte en una fuente de dispersión permanente |
| Recubrimiento | Antirreflectante por debajo del 0,5 por ciento por superficie | Reflejos fantasma, pérdida de rendimiento, falla del recubrimiento bajo energía |
Un error de ángulo de 30 segundos de arco desplaza el haz aproximadamente 0,15 mm después de un metro de recorrido. Multiplique eso por las superficies de un tren plegable y dejará de ser una tolerancia abstracta y se convertirá en un problema de alineación visible en el banco de pruebas.
La inspección entrante es el lugar más barato para detectar esos errores. Una secuencia breve y repetible capta casi todo lo que llega a una línea de producción:
- Haga coincidir el certificado de material y el grado de índice con el dibujo antes de comenzar cualquier medición.
- Mida el ángulo en un goniómetro o autocolimador mientras la pieza todavía está en su envoltura protectora.
- Compruebe el valor de la superficie con un interferómetro en toda la apertura libre, no sólo en el centro.
- Verifique la transmisión o reflectancia del recubrimiento en la longitud de onda de diseño y confirme el umbral de daño para haces pulsados.
- Registre las dimensiones, los chaflanes y la trazabilidad del lote en el registro de inspección para que se pueda rastrear un fallo posterior hasta un lote.
Una versión más completa de esta lista de verificación, escrita para los equipos de adquisiciones y diseño, se encuentra en nuestra guía para elegir un prisma óptico personalizado .
Materiales y revestimientos que cambian el rendimiento
N-BK7 sigue siendo el material de prisma predeterminado para trabajos visibles e infrarrojos cercanos; La sílice fundida, el zafiro y los vidrios de alto índice toman el control cuando la estabilidad térmica, el rango de transmisión o la dispersión importan más que el costo.
El recubrimiento cambia el rendimiento tanto como lo hace el sustrato, y la compensación generalmente se decide por la potencia del haz y no solo por el costo.
Prisma sin recubrimiento
- Reflexión de Fresnel de aproximadamente el 4 por ciento por superficie en N-BK7
- Costo unitario más bajo y el menor tiempo de entrega
- Sin capa de recubrimiento que se degrade o queme
- Aceptable para trabajos de iluminación, visualización y demostración de bajo consumo de energía.
Prisma con revestimiento antirreflectante
- Reflexión inferior al 0,5 por ciento para una sola capa, inferior al 0,2 por ciento para diseños de banda ancha
- Mayor rendimiento en conjuntos de múltiples prismas
- Reducción de imágenes fantasma y luz parásita
- Se debe especificar el umbral de daño para el uso de láser pulsado.
Para los láseres pulsados, el umbral de daño del recubrimiento importa más que la transmisión. Perder el cuatro por ciento de la energía es fácil de aceptar; un recubrimiento que falla en la fluencia que emite su haz finaliza el camino de la luz de forma permanente.
Dónde se utilizan los prismas ópticos
Los prismas ópticos aparecen allí donde hay que plegar, dividir o estabilizar un haz dentro de un espacio limitado, y la misma pieza a menudo sirve a industrias que sobre el papel parecen no tener ninguna relación.
- Imagenología médica y endoscopia. , donde los conjuntos de prismas pliegan la trayectoria de la imagen dentro de tubos de sólo unos pocos milímetros de ancho
- Detección automotriz y LiDAR , donde los prismas dirigen y dividen haces sin partes móviles
- Espectroscopia y sintonización láser. , donde los prismas dispersores separan las longitudes de onda para la medición
- Prismáticos, telescopios y periscopios. , donde los prismas Porro, Roof y Dove erigen y rotan imágenes
- Plegado por rayo láser en máquinas herramienta , donde un prisma recubierto en ángulo recto mantiene corta la trayectoria del haz
- Visión artificial e interferometría. , donde la planitud y la estabilidad del ángulo impulsan la precisión de la medición
Dentro de un endoscopio médico, el conjunto de prisma debe plegar el camino óptico 90 grados dentro de una carcasa medida en milímetros. La calidad del borde y la geometría de montaje terminan importando casi tanto como la figura óptica, porque una esquina desconchada en esa escala arroja dispersión directamente en la imagen.
Los prismas rara vez se utilizan solos. Normalmente se combinan con lentes que enfocan mientras el prisma maneja la dirección, dispersión u orientación, por lo que un solo conjunto a menudo necesita que ambos componentes se especifiquen con el mismo presupuesto de alineación.
Gama de lentes ópticas para enfoque, colimación y aplicaciones personalizadas Explore lentes ópticas desde tipos planoconvexos hasta complejos no esféricos para seguridad, medición, electrónica de consumo, sistemas láser y aplicaciones automotrices personalizadas. Ver producto → Qué enviar con una solicitud de cotización de Prism
Una cita de prisma es tan precisa como el dibujo adjunto. Los proveedores fijan el precio según la tolerancia, no según la forma, por lo que un dibujo incompleto produce un precio acolchado o una pieza que falla al llegar.
Especificación óptica
- Grado de material e índice
- Ángulo del ápice con tolerancia
- Planitud de la superficie at the test wavelength
- Calidad de superficie impecable
- Apertura clara as a percentage of face
- Recubrimiento curve and required reflectance or transmission
Especificaciones mecánicas
- Dimensiones exteriores con tolerancias.
- chaflán size and angle
- Caras de montaje y bordes de referencia.
- Marcas de orientación para el montaje.
- Límite de peso para construcciones aéreas o portátiles
Información comercial
- Prototipo y cantidades de producción.
- Nivel de informe de inspección requerido
- Necesidades de manipulación de envases y salas blancas
- Horario de entrega y destino.
- Requisitos de trazabilidad de lotes
Los precios de los prototipos y de producción del mismo prisma a menudo difieren en un 30 por ciento o más por pieza. Las herramientas, los accesorios de bloqueo y las corridas de recubrimiento se amortizan en diferentes cantidades, por lo que cotizar cada etapa por separado brinda una imagen más clara que una sola cifra combinada.
Envíe el dibujo junto con la longitud de onda operativa y la potencia del haz a nuestro equipo de ingeniería y la revisión de tolerancia generalmente se puede completar junto con la cotización, en lugar de después de que lleguen las primeras piezas.
Preguntas frecuentes sobre prismas ópticos
¿Cuál es la diferencia entre un prisma óptico y una lente?
Una lente tiene superficies curvas y forma una imagen mediante luz convergente o divergente. Un prisma tiene superficies planas pulidas y cambia la dirección, dispersión u orientación de la luz sin formar una imagen por sí mismo. Los dos se combinan frecuentemente en un solo conjunto: el prisma pliega y orienta el camino, la lente enfoca.
¿Qué tan estricta debe ser la tolerancia del ángulo del prisma?
Trabaje hacia atrás desde el presupuesto del sistema. Los instrumentos de iluminación y visualización generales suelen tolerar unos pocos minutos de arco. Las imágenes, la metrología y la interferometría normalmente necesitan 30 segundos de arco o más. Un prisma ubicado dentro de un conjunto de elementos múltiples que debe permanecer alineado a pesar de la temperatura puede necesitar 5 segundos de arco, y el diseño del soporte debe soportarlo.
¿Qué material debo elegir para un prisma?
N-BK7 cubre la mayoría de los trabajos visibles y del infrarrojo cercano a temperatura moderada. La sílice fundida se adapta a la transmisión ultravioleta profunda, la estabilidad térmica y una mayor resistencia al daño láser. Sapphire soporta entornos hostiles y bandas infrarrojas a costa de un procesamiento más duro. Un vidrio de alto índice como el N-SF11 proporciona una desviación mayor desde un ángulo de ápice más pequeño, lo que mantiene compactos los prismas de dispersión.
¿Se pueden producir prismas personalizados en pequeñas cantidades?
Sí. Las tiradas de prototipos de unas pocas piezas son rutinarias y los factores limitantes suelen ser el tamaño de los lotes de recubrimiento y las herramientas necesarias para bloquear y pulir una geometría inusual. Proporcionar un plano completo con tolerancias en la primera consulta acorta el camino desde el presupuesto hasta el primer artículo.
Solicite el informe de inspección antes de discutir sobre el precio. Un prisma barato que no pasa la inspección del primer artículo cuesta más en tiempo perdido en el programa que uno correctamente especificado.
苏公网安备32041102000130号