Technologia elementów optycznych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Technologia elementów optycznych"

Maksymilian Marcin Szczepański
8 lat temu
Przeglądów:

1 Technologia elementów optycznych dr inż. Michał Józwik pokój 507a Część 1

2 Treść wykładu Specyfika wymagań i technologii elementów optycznych. Ogólna struktura procesów technologicznych. Obróbka mechaniczna, operacje podstawowe: frezowanie, toczenie diamentowe, szlifowanie, docieranie polerowanie, centrowanie. Łączenie elementów optycznych. Powłoki cienkowarstwowe. Mikrooptyka - nowoczesne technologie

Obróbka mechaniczna, operacje podstawowe: frezowanie, toczenie diamentowe,

3 Zakres ćwiczeń laboratoryjnych Obróbka zgrubna: szlifowanie, centrowanie. Polerowanie elementów optycznych. Wykonywanie optycznych powłok cienkowarstwowych metodami próżniowymi. Pomiary interferencyjne kształtu powierzchni.

4 Literatura Legun Z.: Technologia elementów optycznych, WNT 1982 Szwedowski A., Wojtaszewski A.: Technologia elementów optycznych. Pomiary optyczne, Oficyna Wydawnicza P.W. 1994

5 Klasyfikacja elementów optycznych Wg kształtu geometrycznego Soczewki Pryzmaty Płytki płasko-równoległe Zwierciadła Elementy złożone (cechy co najmniej dwóch elementów) Wg dokładności obróbki Warunkuje proces technologiczny: sposób mocowania, obróbki, obrabiarek, metod kontroli, itp..

co najmniej dwóch elementów) Wg dokładności obróbki Warunkuje proces

6 Zwierciadło Zwierciadłem nazywamy element optyczny posiadający gładką powierzchnię odbijającą. Kształt powierzchni zwierciadeł : Płaskie Sferyczne Paraboliczne Asferyczne Rozróżniamy zwierciadła: z przednią (zewn.) powierzchnią odbijającą (pozbawione dwoistości obrazu) z tylną (wew.) powierzchnią odbijającą.

Kształt powierzchni zwierciadeł : Płaskie Sferyczne Paraboliczne Asferyczne

7 Soczewka Soczewka jest to element optyczny ograniczony dwiema optycznie czynnymi powierzchniami, z których jedna jest przeważnie sferyczna, a druga sferyczna lub płaska. Soczewka może być: skupiająca (dodatnia) - grubsza w środku niż na brzegu. rozpraszająca (ujemna) - na ogół cieńsza niż na brzegu. I - soczewka dwuwypukła, II - soczewka płasko-wypukła III - soczewka wypukło wklęsła IV - soczewka dwuwklęsła V - soczewka płasko wklęsła VI - soczewka wklęsło wypukła

Soczewka może być: skupiająca (dodatnia) - grubsza w środku niż na brzegu.

8 Soczewka Soczewki układów oświetlających i okularowe Znaczne tolerancje na wielkości promieni krzywizn Polerowanie filcem lub tworzywami sztucznymi Niekontrolowane błędy lokalne kształtu Soczewki układów optycznych Wykonywane z dużą dokładnością wielkości krzywizn oraz grubości i regularności kształtu Polerowaine za pomocą smoły polerowniczej z zachowaniem warunków obróbki precyzyjnej Soczewki do mikroobiektywów Małe wymiary i specyficzne kształty Małe tolerancje grubości i na promienie Wymagają specjalnych metod obróbczych Soczewki do urządzeń astronomicznych Duże wymiary i wysoka klasa dokładności wykonania Obróbka indywidualna an specjalnych obrabiarkach

polerowniczej z zachowaniem warunków obróbki precyzyjnej Soczewki do mikroobiektywów Małe wymiary i specyficzne kształty Małe tolerancje grubości i na promienie

9 Pryzmat Pryzmatem nazywa się element optyczny ograniczony załamującymi lub odbijającymi powierzchniami płaskimi pochylonymi względem siebie pod pewnym kątem. Podział wg przeznaczenia: Pryzmat odbijający zmienia kierunek biegu promieni Pryzmat spektralny rozkłada wiązkę światła białego na widmo Pryzmat polaryzacyjny wykonany z materiału anizotropowego i służy do uzyskania światła spolaryzowanego

Podział wg przeznaczenia: Pryzmat odbijający zmienia kierunek biegu promieni Pryzmat spektralny

10 Płytki płasko-równoległe Elementy optyczne ograniczone dwiema płaskimi, równoległymi względem siebie powierzeniami optycznie czynnymi. Podział w zależności od przeznaczenia: Szkła ochronne Szkła matowe Filtry barwne Płytki ogniskowe Płytki interferencyjne

11 Specyfika technologii optoelektronicznej duża dokładność kształtu powierzchni i elementu mała chropowatość powierzchni optycznej czystość optyczna powierzchni możliwość poprawy powierzchni optycznej orientacja powierzchni optycznej w materiałach anizotropowych udział umiejętności rzemieślniczych w wykonawstwie sprzężenie z technologią elementów mikroelektroniki

powierzchni optycznej orientacja powierzchni optycznej w materiałach anizotropowych udział

12 Kierunki rozwoju technologii optoelektronicznej niski koszt duża dokładność automatyzacja produkcji w sprzężeniu z pomiarami stosowanie obróbki plastycznej zamiast mechanicznej (asfery) uniwersalizacja obrabiarek toczenie diamentowe (asfery) zmniejszenie liczby operacji obróbczych powierzchni optycznej obróbka materiałów o bardzo różnych właściwościach modyfikacja właściwości optycznych powierzchni rozwój technik próżniowych, otrzymywanie powłok cienkowarstwowych wykonywanie elementów miniaturowych mikro i nanotechnologie pomiary

liczby operacji obróbczych powierzchni optycznej obróbka materiałów o bardzo różnych właściwościach modyfikacja właściwości

13 Typowe wymagania dotyczące geometrii elementów optycznych Wielkość Kształt powierzchni: Rodzaj wykonania Bardzo dokładne Średnio dokładne Dokładne SFERYCZNA R = % 0.05% 0.1% N = 0.1 (λ/20) PŁASKA N= 0.1 (λ/20) N = 0.02 (λ/100) Grubość [mm] 0.01 (0.02) Wymiary liniowe [mm] Wymiary kątowe 15 (0.5 ) 3 10 Centralność c [mm] 0.01 (0.005)

1 (λ/20) 0.05 0.2 PŁASKA N= 0.1 (λ/20) N = 0.02 (λ/100) Grubość [mm] 0.01 (0.02) 0.05 0.2 Wymiary liniowe 0.

14 Typowe wymagania dotyczące elementów optycznych Czystość optyczna powierzchni I II III - kratery Φ [mm] < < 0.06 < rysy grubość [mm] < < < Chropowatość (RMS nm) 14S (<2.5) 14 (<10) 14, 13

[mm] < 0.004 < 0.06 < 0.1 - rysy grubość [mm] < 0.

15 Podstawowe operacje obróbki typowych elementów optycznych CIĘCIE przecinanie, nacinanie rowków, wycinanie profilowe tarczą diamentową, laserem, zawiesiną ścierną WYKONYWANIE OTWORÓW - wiertłem diamentowym, rurowym, szlifowanie ścierniwem, promieniowaniem lasera FREZOWANIE obróbka ściernicą diamentową płaszczyzn powierzchni sferycznych optycznie czynnych powierzchni asferycznych optycznie czynnych powierzchni walcowych zewnętrznych i wewnętrznych powierzchni stożkowych faz

ścierniwem, promieniowaniem lasera FREZOWANIE obróbka ściernicą diamentową płaszczyzn powierzchni sferycznych

16 Podstawowe operacje obróbki typowych elementów optycznych DOCIERANIE powierzchni optycznie czynnych narzędziem powierzchniowym ze spieków diamentowo metalowych SZLIFOWANIE ŚCIERNIWEM powierzchni płaskich powierzchni sferycznych POLEROWANIE narzędziem termoplastycznym narzędziem sprężystym mechaniczno chemiczne jonowe laserowe

SZLIFOWANIE ŚCIERNIWEM powierzchni płaskich powierzchni sferycznych POLEROWANIE

17 Podstawowe operacje obróbki typowych elementów optycznych TOCZENIE DIAMENTOWE zastępujące polerowanie powierzchni asferycznych powierzchni sferycznych trudnych do uzyskania w obróbce konwencjonalnej CENTROWANIE FAZOWANIE ścierniwem lub spiekiem diamentowym

asferycznych powierzchni sferycznych trudnych do uzyskania w

18 Kolejność operacji obróbczych pojedynczo blok blok, prasówka prasówka SZLIFOWANIE SWOBODNYM ŚCIERNIWEM FREZOWANIE DIAMENTOWE FREZOWANIE DIAMENTOWE grupowo SZLIFOWANIE SWOBODNYM ŚCIERNIWEM DOCIERANIE DIAMENTOWE SZLIFOWANIE SWOBODNYM ŚCIERNIWEM DOCIERANIE DIAMENTOWE POLEROWANIE NARZĘDZIEM PLASTYCZNYM P0LEROWANIE NARZĘDZIEM SPRĘŻYSTYM POLEROWANIE NARZĘDZIEM PLASTYCZNYM POLEROWANIE NARZĘDZIEM SPRĘŻYSTYM Sprawdziany Elementy pojedyncze Elementy z materiałów specjalnych Szkła okularowe Seryjna średniej dokładności Małoseryjna Wielkoseryjna dużej dokładności Wielkoseryjna średniej dokładności

PLASTYCZNYM P0LEROWANIE NARZĘDZIEM SPRĘŻYSTYM POLEROWANIE NARZĘDZIEM PLASTYCZNYM POLEROWANIE NARZĘDZIEM SPRĘŻYSTYM Sprawdziany Elementy pojedyncze

Podobne dokumenty

Technologia sprzętu optoelektronicznego. dr inż. Michał Józwik pokój 507a

Technologia sprzętu optoelektronicznego dr inż. Michał Józwik pokój 507a jozwik@mchtr.pw.edu.pl Treść wykładu Specyfika wymagań i technologii elementów optycznych. Ogólna struktura procesów technologicznych.