Прецизійна оптика формує майбутнє

Редактор: Qu Yingli – директор з досліджень і розробок

Опубліковано: 30 червня 2023

Прецизійна оптика знаходиться на передовій технологічного прогресу та відіграє ключову роль у формуванні світу, яким ми його знаємо. Від пристроїв візуалізації високої роздільної здатності до передових лазерних систем, прецизійна оптика дозволяє нам досліджувати багато застосувань.

1. Введення в прецизійну оптику

Оптика широко використовується в різноманітних сферах застосування: у цивільному, промисловому та аерокосмічному. Існує багато типів оптики, і коли справа доходить до технічних характеристик цієї оптики, існує два типи:

перший тип оптики використовується в основному для пропускання світла або відбивання/відбиття світла, причому якість зображення чи інші оптичні властивості не є важливим критерієм. Ця оптика включає світловідбивачі, пляшки з-під напоїв, вікна, люстри тощо.
другий тип оптики, якість зображення або деякі інші оптичні характеристики (такі як хвильовий фронт, ефективність дифракції тощо) є досить важливими і мають бути задоволені, як у лінзах камер, лазерній оптиці, проекторах, лобових дисплеях, дифракційній оптиці, тощо

Порівняно з першим типом оптики, другий тип оптики має набагато вищі вимоги до точності розмірів, форм, показника заломлення, шорсткості поверхні тощо.

Виробництво та характеристики цих двох типів оптики відрізняються, причому другий тип оптики вимагає набагато складніших процедур і суворіших стандартів, і це не що інше, як прецизійна оптика.

2. Виробництво прецизійної оптики

Виробництво прецизійної оптики починається з підготовки матеріалів, обробки заготовок, формування оптичних елементів, нанесення покриття та, нарешті, складання в механічне кріплення. Протягом усіх цих процесів на кожному кроці має бути задіяно забезпечення якості/контроль якості з використанням належних інструментів та приладів.

2.1 Підготовка матеріалів

Якість матеріалу має бути ретельно підібрана для забезпечення гарних характеристик. Оптичний конструктор відповідає за визначення максимально допустимих значень дефектів матеріалів на кресленні оптичного елемента.

Це включає межі зерен, розміри подряпин, бульбашки, внутрішню напругу, включення, домішки тощо. Скло, кристали, пластмаси, метал і кераміка можуть використовуватися в прецизійній оптиці як для пропускання, так і для відбиття.

2.2 Необроблена заготовка

Після підготовки матеріалу матеріал буде проходити процеси різання, щоб зменшити розмір оптики, доки вони не стануть лише трохи більшими за кінцеву оптику, форму, яка називається майже чистою формою або необробленою заготівлею.

2.3 Формування оптичних елементів

Різні типи матеріалів проходять різні процеси формування: скляна заготовка, оброблена обробкою, проходить процеси шліфування та полірування за допомогою машин або верстатів з комп'ютерним керуванням (ЧПК); пластмаси можуть розплавлятися в рідину та впорскуватися в металеву або скляну форму; метали можуть піддаватися обробці на верстаті з ЧПК. Після завершення процесу формування матеріал називають підкладкою.

Окрім вищевказаних методів, протягом останніх років для формування оптичних матеріалів все частіше застосовуються надточна алмазна обробка та одноточкове алмазне точіння (SPDT).

SPDT використовує жорсткий і гострий алмазний інструмент, вбудований у спеціальний верстат з ЧПК, щоб розрізати матеріал за розробленою формою. Він може використовуватися для всіх типів матеріалів і можливий для виготовлення оптики вільної форми, такої як асферична та несиметрична оптика.

Ці виробничі процеси в основному є субстратами. З іншого боку, швидко розвивається залежне виробництво (AM). AM — це передовий метод виробництва, який дозволяє виготовляти надзвичайно складні форми точковим або шаровим виготовленням за файлом автоматизованого проектування.

АМ особливо корисний для виготовлення компонентів із критичними характеристиками на мікро- та нанорівнях, таких як дифракційні оптичні елементи, мікролінзи, фотонічні пристрої тощо. Методи АМ в оптичному виробництві включають селективне лазерне плавлення (SLM), моделювання осадження плавленим способом (FDM) , стереолітографія (SLA), багатофотонна стереолітографія (MPS), пряме струменеве письмо, струменевий друк тощо.

2.4 Покриття

Останнім етапом у виготовленні прецизійної оптики є покриття, яке полягає в нанесенні тонких шарів різних матеріалів на поверхні підкладок шляхом осадження. Залежно від передбачуваного застосування покриття мають різні функції, такі як антивідблиск (AR), високий рівень відбиття (HR), високе поглинання для фільтрів тощо в певній області електромагнітного спектру.

Крім того, покриття можуть служити й для інших цілей, наприклад для захисту нижчих шарів покриття та полірованої підкладки від механічних (наприклад, подряпин і ударів) або хімічних пошкоджень тощо.

2.5 Після виготовлення

Після виготовлення прецизійна оптика перевіряється на відповідність необхідним специфікаціям перед доставкою та інтеграцією в оптичні системи. Ці випробування включають оптичне випробування, механічне випробування та випробування навколишнього середовища.

Оптичні випробування використовуються для вимірювання оптичних властивостей оптики, механічні випробування використовуються для вимірювання міцності та довговічності оптики, а випробування навколишнього середовища використовуються для моделювання умов, яким оптика буде піддаватися під час її застосування.

Використовуючи передові технології виробництва, матеріали, виробничі процеси та метрологію, прецизійна оптика прагне забезпечити виняткову чіткість, роздільну здатність і надійність.

Хоча виробництво прецизійної оптики є складним процесом від проектування, виробництва та перевірки якості до доставки, будьте впевнені, що Wavelength Opto-Electronic використовує найсучасніші технології з нашого найсучаснішого обладнання для виробництва найкращої точної оптики для ваших застосувань.

3. Застосування прецизійної оптики

Прецизійна оптика знаходить застосування в багатьох галузях, революціонізуючи спосіб сприйняття світу та взаємодії з ним. Давайте дослідимо кілька ключових секторів, де прецизійна оптика відіграє вирішальну роль.

3.1 Медицина та наука про життя

У медицині та науках про життя прецизійна оптика полегшує життєво важливу діагностику, візуалізацію та хірургічні процедури. Високоякісні лінзи, мікроскопічні об’єктиви та ендоскопи дозволяють лікарям і дослідникам спостерігати складні деталі на мікроскопічному рівні, допомагаючи у виявленні захворювань, хірургічній точності та наукових відкриттях.

3.2 Аерокосмічна сфера та безпека

Прецизійна оптика є важливою в аерокосмічних і безпекових програмах, таких як супутникові зображення, розвідка, захоплення цілей і лазерні системи наведення. Оптика з мінімальними абераціями та високою роздільною здатністю надає важливі дані для навігації, спостереження та безпеки.

3.3 Виробничі та промислові процеси

У виробництві прецизійна оптика сприяє контролю якості, автоматизації процесів і системам вимірювання. Лазерні системи використовують точну оптику для фокусування та спрямування світлових променів, а технології машинного зору використовують їх для забезпечення точного вирівнювання, перевірки та обробки матеріалів, що забезпечує ефективні виробничі процеси та покращує якість продукції.

3.4 Комунікаційні та інформаційні технології

Телекомунікаційна галузь використовує прецизійну оптику для волоконно-оптичних систем зв'язку, що забезпечує високу швидкість передачі даних на великі відстані. Оптичні компоненти, як-от лінзи, фільтри та хвилеводи, відіграють ключову роль у маршрутизації, посиленні та виявленні сигналу, живлячи наш взаємопов’язаний світ.

4. Висновок

Прецизійна оптика відіграє незамінну роль у стимулюванні інновацій і технологічного прогресу в різних галузях. Його здатність забезпечувати виняткову якість і надійність уможливила прорив у медицині, аерокосмічній промисловості, безпеці, виробництві, промислових процесах і зв’язку. Оскільки прогрес продовжується, точна оптика продовжуватиме формувати майбутнє, даючи нам змогу дивитися на світ новими та незвичайними способами. Wavelength Opto-Electronic забезпечує високу точність розроблена оптика нашими інженерами та виготовлені на найсучаснішому обладнанні.