Optische Prismen: ein Leitfaden

Optische Prismen sind optische Bauteile, die in verschiedenen Funktionen eingesetzt werden. So wird zum Beispiel ihre dispersive Eigenschaft genutzt, um das Licht in seine verschiedenen Wellenlängen aufzuteilen, wie auf dem Album Cover von „Dark Side of the Moon“ von Pink Floyd dargestellt. Sie werden auch genutzt um die Richtung eines Lichtstrahls zu ändern.

Im folgenden Leitfaden werden verschiedene Arten von Prismen, sowie ihre Herstellung vorgestellt.

Was ist ein Optisches Prisma?

Ein optisches Prisma ist ein Block aus optischem Material, der in geometrischer Form geschnitten ist, um einen einfallenden Lichtstrahl durch Beeinflussung seiner Richtung, seines Drehwinkels oder seiner Beugung zu verändern.

In optischen Systemen werden sie verwendet, um ein Signal zu drehen oder das Signal nach seinen Wellenlängen zu trennen.

Spezifikationen

Für die Herstellung eines Prismas können viele verschiedene optische Materialien verwendet werden, je nach Art des Prismas und dem Wellenlängenbereich, in dem es eingesetzt werden soll. Optische Prismen können mit den folgenden Materialien hergestellt werden:

• Optisches Glas: B270, H-K9L/NBK7, F2, N-SF11
• Fused Silica
• IR Materialien: CaF2, BaF2, MgF2, Silizium, Ge
• Saphir

Die nachstehende Tabelle zeigt die typischen Spezifikationen/Toleranzen für die Herstellung optischer Prismen:

SPEZIFIKATION	WERT
Größe	0.3mm bis 500mm
Größentoleranzen	± 0.1mm (Standard), bis zu ±0.05mm
Oberflächenunregelmäßigkeit	bis zu λ/10
Oberflächenqualität (Scratch-Dig)	bis zu 20/10
Winkeltoleranz	bis zu ±1 arcmin

Prismen können beschichtet werden, mit AR Coating (Anti Reflection), um die Signalreflexion an der Oberfläche zu verringern, oder mit Reflexionsbeschichtungen, um die Signalreflexion bei bestimmten Wellenlängen zu verbessern.

Verschiedene Arten von Prismen

ART DES PRISMA	BESCHREIBUNG	ANWENDUNG	AUSSEHEN
Rechtwinkliges Prisma	Prisma mit einem rechtwinkligen Dreiecksschnitt, bei dem beide der Hypotenuse gegenüberliegenden Seiten gleich groß sind.	Sie werden verwendet, um den Lichtweg um 90° oder 180° durch TIR (Total Internal Reflection) umzulenken.
Pentaprisma	Prisma mit fünf Seiten.	Penta-Prismen werden verwendet, um ein Signal um 90° umzulenken, ohne das Bild zu invertieren oder umzukehren.
Retroreflektor	Prisma mit runder Grundfläche und dreiflächiger Pyramidenform.	Rückführung des Lichts um 180° auch ohne Ausrichtung des einfallenden Lichts und des Retroreflektors. Unter anderem verwendet in der Topografie.
Dove-Prisma	Parallelprisma, das einem abgeschnittenen rechtwinkligen Prisma entspricht.	Dreht das Bild ohne Ablenkung des Strahls. Der Drehwinkel ist gleich dem doppelten Winkel der optischen Achse des Prismas im Vergleich zum einfallenden Strahl.
Dachkantprisma	Eine Seite hat die Form eines Spitzdachs.	Dient zur Umlenkung des Signals um 90° bei gleichzeitiger Invertierung.
Gleichseitiges Prisma	Prisma mit Grundfläche in Form eines gleichseitigen Dreiecks.	Wird verwendet, um das Licht mit Abhängigkeit von der Wellenlänge zu brechen, also die Wellenlängn zu separieren.
Pellin-Broca-Prisma	Viereckiges Prisma mit Winkeln von 90°, 75°, 135° und 60°.	Ablenkung des Lichts um 90°, wird in der Spektroskopie und bei der Trennung von Oberwellen verwendet.
Keilprisma	Prisma, das aus einer ebenen und einer geneigten Fläche besteht.	Dient zur Ablenkung des Lichtsignals (meist für Laseranwendungen)
Mikro-Prisma	Prisma mit Abmessungen zwischen 0,3 und 3 mm Seitenlänge.	Verwendet in optischen Fasersystemen und in der Endoskopie.
Geklebtes Prisma	Zusammenbau eines kundenspezifischen Prismas durch Verkleben/Kleben, kann einen Luftraum zwischen den Teilen enthalten.	Beispielsweise Beam-Splitter-Cubes, welche Wellenlängen separieren und in verschiedene Richtungen ablenken. Kundenspezifische Anwendungen.

Herstellung von Prismen

Die Herstellung von Prismen beinhaltet normalerweise folgende Schritte:

1. Zuschneiden des Rohmaterials

2. Feinschleifen und Polieren der optischen Oberflächen.

3. Finaler Zuschnitt der Prismen

4. Reinigung im Ultraschall-Bad

5. Abschließende Oberflächenbehandlung und -beschichtung.

Danach folgt eventuell noch das Zusammenfügen von mehreren Prismen oder die Montage zu einer optomechanischen Komponente.

Wo kann man Optische Prismen kaufen?

Wenn Sie Prismen für optische Anwendungen suchen, sollten Sie sich an Lieferanten von Präzisionsoptik wenden, die Erfahrung mit dem von Ihnen gesuchten optischen Material haben.

Bitte beachten Sie, dass, wie Sie oben in der Beschreibung des Herstellungsprozesses sehen können, optische Prismen in fast jedem Schritt parallel hergestellt werden können, daher sind die Bestellmengen ein wichtiger Punkt bei der Bewertung der Herstellungskosten.

Folgende Informationen werden für die Angebotslegung benötigt:

• Material
• Technische Zeichnung
• Gewünschte Beschichtung
• Menge

Zögern Sie nicht, Sinoptix für Ihren Angebotswunsch zu kontaktieren.