Presná optika formujúca budúcnosť

Strih: Qu Yingli – riaditeľ výskumu a vývoja

Publikované: jún 30 2023

Presná optika je v popredí technologického pokroku a zohráva kľúčovú úlohu pri formovaní sveta, ako ho poznáme. Od zariadení na zobrazovanie s vysokým rozlíšením až po špičkové laserové systémy, presná optika nám umožňuje skúmať mnoho aplikácií.

1. Úvod do presnej optiky

Optika sa široko používa v rôznych aplikáciách od civilného, priemyselného a leteckého nasadenia. Existuje mnoho typov optiky a pokiaľ ide o špecifikácie tejto optiky, existujú dva typy:

prvý typ optiky sa používa hlavne na prenos svetla alebo odraz/odraz svetla, pričom kvalita obrazu alebo iný optický výkon nie sú dôležitým kritériom. Táto optika zahŕňa reflektory svetla, fľaše na nápoje, okná, luster atď.
druhý typ optiky, kvalita obrazu alebo niektoré iné optické vlastnosti (ako vlnoplocha, difrakčná účinnosť atď.) sú dosť dôležité a musia byť splnené, ako v prípade objektívov fotoaparátov, laserovej optiky, projektorov, čelných displejov, difrakčnej optiky, atď.

V porovnaní s prvým typom optiky má druhý typ optiky oveľa vyššie požiadavky na presnosť rozmerov, tvarov, indexu lomu, drsnosti povrchu atď.

Výroba a charakteristika týchto dvoch typov optiky je rozdielna, pričom druhý typ optiky vyžaduje oveľa zložitejšie postupy a prísnejšie normy, a to nie je nič iné ako presná optika.

2. Výroba presnej optiky

Výroba presnej optiky začína prípravou materiálu, prípravou surových obrobkov, tvarovaním do optických prvkov, povlakovaním a nakoniec montážou do mechanického držiaka. Vo všetkých týchto procesoch je potrebné do každého kroku zapojiť zabezpečenie kvality (QA/QC) s vhodným náradím a prístrojmi.

2.1 Príprava materiálov

Kvalita materiálu musí byť starostlivo vybraná pre dosiahnutie dobrých vlastností. Optický konštruktér je zodpovedný za špecifikovanie maximálnych tolerovateľných hodnôt pre chyby v materiáloch vo výkrese optického prvku.

Patria sem hranice zŕn, veľkosti škrabancov, bubliny, vnútorné napätie, inklúzie, nečistoty atď. Sklá, kryštály, plasty, kov a keramika môžu byť použité v presnej optike, či už priepustným alebo reflexným spôsobom.

2.2 Surový obrobený polotovar

Po príprave materiálu bude materiál podrobený procesom rezania, aby sa zmenšila veľkosť optiky, až kým nebude len o niečo väčšia ako konečná optika, čo je forma nazývaná takmer čistý tvar alebo surový obrobený polotovar.

2.3 Tvarovanie do optických prvkov

Rôzne typy materiálov prechádzajú rôznymi procesmi tvarovania: surové sklo obrábané polotovary prechádzajú procesmi brúsenia a leštenia pomocou strojov alebo počítačom riadených strojov (CNC); plasty sa môžu roztaviť do kvapaliny a vstreknúť do kovovej alebo sklenenej formy; kovy sa môžu tvarovať na CNC stroji. Po dokončení procesu tvarovania sa materiál označuje ako substrát.

Okrem vyššie uvedených techník, ultra-presné diamantové obrábanie a jednobodové diamantové sústruženie (SPDT) zaznamenali v posledných rokoch nárast implementácie na tvarovanie optických materiálov.

SPDT používa tvrdý a ostrý diamantový nástroj zabudovaný do špeciálneho CNC stroja na rezanie materiálu do navrhnutého tvaru. Môže byť použitý pre všetky typy materiálov a je možné z neho vyrobiť optiku voľného tvaru, ako je asférická a nesymetrická optika.

Tieto výrobné procesy sú v podstate substráty. Na druhej strane sa rýchlo rozvíja typ návykovej výroby (AM). AM je pokročilá výrobná metóda a je schopná vyrábať mimoriadne zložité tvary vo výrobe bod po bode alebo vrstve po vrstve podľa počítačom podporovaného súboru dizajnu.

AM je obzvlášť užitočná na výrobu komponentov s kritickými vlastnosťami v mikro a nanoúrovni, ako sú difrakčné optické prvky, mikrošošovky, fotonické zariadenia atď. Techniky AM v optickej výrobe zahŕňajú selektívne laserové tavenie (SLM), modelovanie tavenej depozície (FDM). , stereolitografia (SLA), multifotónová stereolitografia (MPS), priame atramentové písanie, atramentová tlač atď.

2.4 Poťahovanie

Posledným krokom pri výrobe presnej optiky je povlak, ktorým je nanášanie tenkých vrstiev rôznych materiálov na povrchy substrátov prostredníctvom nanášania. V závislosti od zamýšľaných aplikácií majú povlaky rôzne funkcie, ako je antireflexný (AR), vysoký odraz (HR), vysoká absorpcia pre filtre atď., v určitej oblasti elektromagnetického spektra.

Okrem toho môžu nátery slúžiť na iné účely, ako je ochrana podkladových náterových vrstiev a lešteného substrátu pred mechanickým (napr. škrabancami a nárazmi) alebo chemickým poškodením atď.

2.5 Po zhotovení

Po výrobe sa presná optika testuje, aby sa zabezpečilo, že spĺňa požadované špecifikácie pred dodaním a integráciou do optických systémov. Tieto testy zahŕňajú optické testovanie, mechanické testovanie a testovanie životného prostredia.

Optické testovanie sa používa na meranie optických vlastností optiky, mechanické testovanie sa používa na meranie pevnosti a trvanlivosti optiky a testovanie prostredia sa používa na simuláciu podmienok, ktorým bude optika pri svojej aplikácii vystavená.

Použitím pokročilých výrobných techník, materiálov, výrobných procesov a metrológie sa presná optika zameriava na poskytovanie mimoriadnej čistoty, rozlíšenia a spoľahlivosti.

Zatiaľ čo výroba presnej optiky je zložitý proces od návrhu, výroby a kontroly kvality až po dodávku, buďte si istí, že Wavelength Opto-Electronic využíva špičkové technológie z našich najmodernejších zariadení na výrobu najpresnejšej optiky pre vaše aplikácie.

3. Aplikácie presnej optiky

Presná optika nachádza uplatnenie v širokom spektre priemyselných odvetví a prináša revolúciu v spôsobe, akým vnímame svet a komunikujeme s ním. Poďme preskúmať niekoľko kľúčových sektorov, v ktorých hrá presná optika kľúčovú úlohu.

3.1 Lekárstvo a veda o živote

V lekárskych a biologických vedách uľahčuje presná optika životne dôležité diagnostické, zobrazovacie a chirurgické postupy. Vysokokvalitné šošovky, mikroskopické objektívy a endoskopy umožňujú lekárom a výskumníkom pozorovať zložité detaily na mikroskopických úrovniach, čo pomáha pri detekcii chorôb, chirurgickej presnosti a vedeckých objavoch.

3.2 Letectvo a bezpečnosť

Presná optika je kľúčová v leteckých a bezpečnostných aplikáciách, ako je satelitné zobrazovanie, prieskum, získavanie cieľov a laserové navádzacie systémy. Optika s minimálnymi aberáciami a možnosťami vysokého rozlíšenia poskytuje kritické údaje pre navigáciu, dohľad a bezpečnosť.

3.3 Výrobné a priemyselné procesy

Vo výrobe presná optika prispieva ku kontrole kvality, automatizácii procesov a meracím systémom. Laserové systémy využívajú presnú optiku na zaostrovanie a smerovanie svetelných lúčov a technológie strojového videnia ich využívajú na zabezpečenie presného zarovnania, kontroly a spracovania materiálu, čo umožňuje efektívne výrobné procesy a lepšiu kvalitu produktov.

3.4 Komunikačné a informačné technológie

Telekomunikačný priemysel využíva presnú optiku pre komunikačné systémy z optických vlákien, čím zabezpečuje vysokorýchlostný prenos dát na veľké vzdialenosti. Optické komponenty, ako sú šošovky, filtre a vlnovody, zohrávajú kľúčovú úlohu pri smerovaní, zosilňovaní a detekcii signálu a napájajú náš prepojený svet.

4. Záver

Presná optika zohráva nenahraditeľnú úlohu pri podpore inovácií a technologického pokroku v rôznych priemyselných odvetviach. Jeho schopnosť poskytovať výnimočnú kvalitu a spoľahlivosť umožnila prelomy v oblasti medicíny, letectva, bezpečnosti, výroby, priemyselných procesov a komunikácií. Ako pokrok pokračuje, presná optika bude aj naďalej formovať budúcnosť a umožní nám vidieť svet novými a výnimočnými spôsobmi. Wavelength Opto-Electronic ponúka vysokokvalitnú presnosť navrhnutá optika našimi inžiniermi a vyrobené pomocou najmodernejších zariadení.