소형 광학 기기에서는 빛을 생성하거나 전송하는 것이 아니라 빛을 정확하게 라우팅할 수 있는 충분한 공간을 찾는 것이 과제인 경우가 많습니다. 기존 크기의 프리즘은 내시경, 레이저 다이오드(LD)와 파이버 커플링 어셈블리, 기계적 공간의 모든 밀리미터가 중요한 기타 정밀 기기에 통합하기 어려울 수 있습니다. 동시에, 단순히 기존 광학 부품의 크기를 줄이는 것만으로는 시스템에 필요한 각도 정확도, 표면 품질 또는 사용 가능한 조리개가 보장되지 않습니다.

이것이 바로 마이크로 프리즘 렌즈 나 마이크로 프리즘 광학을 평가하는 엔지니어가 물리적 치수 너머를 살펴봐야 하는 이유입니다. 프리즘 형상, 기판 재료, 각도 공차, 표면 품질, 표면 평탄도, 투명 조리개 및 코팅은 모두 구성 요소가 제한된 광학 경로 내에서 빛의 방향을 얼마나 효과적으로 바꿀 수 있는지에 영향을 미칩니다.

올바른 마이크로 프리즘 구조 선택

마이크로 프리즘은 주로 빔 라우팅 구성 요소입니다. 그 기하학적 구조는 들어오는 빛의 방향을 바꾸는 방법과 광학 경로가 소형 어셈블리 내부에서 접힐 수 있는 방법을 결정합니다. 적절한 구조는 시스템에 정의된 직각 회전, 미세 각도 조정, 이미지 방향 제어 또는 안정적인 빔 편차가 필요한지 여부에 따라 달라집니다.

마이크로 직각 프리즘은 광학 설계에 정의된 90도 경로 회전이 필요할 때 적합합니다. 컴팩트한 기하학적 구조는 더 큰 기존 프리즘이 차지할 공간을 필요로 하지 않고도 광학 경로를 접는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 제한된 장비 내부에서 이미징 또는 조명 경로의 방향을 변경해야 할 때 특히 유용합니다.

마이크로 웨지 프리즘은 다르게 작동합니다. 작은 쐐기 각도는 제어된 각도 편차를 도입하여 목표가 큰 경로 회전이 아니라 빔 방향을 비교적 미세하게 조정하는 경우에 유용합니다. 따라서 정렬에 민감한 광학 어셈블리에서 쐐기 각도는 중요한 설계 매개변수가 될 수 있습니다.

Micro Dove Prism은 이미지 방향 및 특정 경로 접기 요구 사항과 관련된 광학 배열을 위해 선택됩니다. 그 기하학적 구조는 프리즘이 소형 이미징 시스템 내에서 단순한 방향 변경 이상의 기능을 수행해야 할 때 유용할 수 있습니다.

Micro Penta Prism은 프리즘 형상에서 안정적인 빔 편차가 필요할 때 유용합니다. 이러한 특성은 원하는 빔 방향이 프리즘 방향의 작은 변화에 덜 의존적으로 유지되어야 하는 광학 배열에서 매력적입니다.

이러한 구조는 동일한 구성 요소의 상호 교환 가능한 버전으로 취급되어서는 안 됩니다. 첫 번째 선택 질문은 다음과 같습니다: 프리즘이 어떤 광학 기능을 수행해야 합니까? 그 후에만 치수와 공차를 정의해야 합니다.

내시경 검사 및 LD-섬유 커플링에서 마이크로 프리즘 광학이 중요한 이유

내시경 광학 시스템은 소형 프리즘을 사용하는 실제적인 이유를 보여줍니다. 사용 가능한 내부 공간은 극도로 제한될 수 있지만, 광학 경로는 여전히 정의된 시야 방향과 충분한 사용 가능한 조리개를 제공해야 합니다. 물리적으로 작지만 투명 조리개가 부족한 프리즘은 비네팅을 생성하거나 이미징 시스템에 도달하는 사용 가능한 빛의 양을 제한할 수 있습니다.

이러한 이유로 ECOPTIK 의 마이크로 프리즘 제품은 주로 내시경 및 LD-섬유 커플링 응용 분야에 사용되며 의료 및 산업 장비 제조업체에서 제품을 채택하고 있습니다.

LD-광섬유 결합 어셈블리에서 프리즘은 레이저 다이오드와 후속 결합 광학 장치 사이에 위치하여 제한된 기계적 레이아웃 내에서 빔의 방향을 바꿀 수 있습니다. 여기서 각도 공차가 특히 중요해집니다. 프리즘 각도 오류는 나가는 빔의 방향을 변경하여 다음 광학 요소에서 빔 위치나 입사각을 이동할 수 있습니다.

커플링 시스템의 경우 이는 프리즘이 분리된 광학 구성 요소가 아닌 전체 정렬 예산의 일부로 평가되어야 함을 의미합니다. 프리즘 각도, 장착 위치, 빔 직경, 커플링 렌즈 및 섬유 축은 모두 최종 커플링 형상에 영향을 미칩니다.

광학 성능에 영향을 미치는 마이크로 프리즘 사양

소형화는 치수 및 광학 제어의 필요성을 제거하지 않습니다. 실제로 불과 몇 밀리미터 이하의 크기에서는 전체 부품 치수에 비해 상대적으로 작은 제조 편차가 중요해질 수 있습니다.

ECOPTIK은 0.2mm에서 5mm 크기의 마이크로 프리즘 구조를 제공합니다. 이 범위는 소형 광학 어셈블리를 지원하지만 크기는 사용 가능한 가장 작은 패키지보다는 실제 빔 설치 공간 및 기계적 설치 요구 사항을 기반으로 해야 합니다.

각도 공차는 가장 중요한 사양 중 하나입니다. ECOPTIK은 최대 ±10 arc sec의 각도 공차를 제공할 수 있습니다. LD-광섬유 결합 시스템에서는 빔 방향의 작은 편차라도 결합 광학 장치 또는 광섬유 인터페이스의 빔 위치에 영향을 미칠 수 있으므로 이러한 수준의 각도 제어가 관련될 수 있습니다.

필요한 공차는 광학 시스템에 따라 다릅니다. 일반적인 빔 라우팅 애플리케이션에는 정렬 예산이 부족한 커플링 시스템과 동일한 각도 사양이 필요하지 않을 수 있습니다. 불필요하게 엄격한 공차를 선택하면 측정 가능한 시스템 이점을 제공하지 못한 채 제조 요구 사항이 증가할 수 있으며, 공차가 충분하지 않으면 광학 정렬이 더 어려워질 수 있습니다.

표면 품질은 적용 요구 사항에 따라 20/10 또는 10/5로 지정됩니다. 표면 품질은 긁힘이나 흠집과 같은 미세한 결함을 나타냅니다. 레이저 및 이미징 시스템에서 이러한 결함으로 인해 빛이 산란되고 원치 않는 배경 신호가 발생할 수 있습니다. 따라서 미광이 특히 민감한 경우에는 10/5 사양이 더 적합할 수 있습니다.

표면 평탄도는 λ/10에 도달할 수 있습니다. 이 매개변수는 광학 표면의 기하학적 정확도 및 투과된 파면 품질에 미치는 영향과 관련이 있습니다. 정밀 이미징 및 레이저 용도의 경우 프리즘이 광학 경로의 민감한 부분에 배치되면 표면 평탄도가 더욱 중요해질 수 있습니다.

투명 조리개는 부품 치수의 90%를 초과합니다. 이는 부품의 물리적 크기가 반드시 사용 가능한 광학 영역을 나타내지는 않기 때문에 소형 프리즘과 특히 관련이 있습니다. 원치 않는 클리핑을 방지하려면 실제 빔 직경 및 예상 입사 조건과 비교하여 사용 가능한 조리개를 확인해야 합니다.

BK7 유리 또는 용융 실리카 선택

기판은 단순히 기계적 가용성보다는 파장 및 시스템 요구 사항에 따라 선택해야 합니다.

BK7 유리는 투과 특성과 확립된 광학 성능이 응용 요구 사항을 충족하는 다양한 가시 및 근적외선 광학 시스템에 적합합니다. 이는 종종 범용 마이크로 광학 어셈블리의 실용적인 출발점이 됩니다.

용융 실리카는 시스템에 강력한 자외선 투과 또는 더 높은 열 안정성이 필요할 때 더욱 매력적입니다. 레이저 기반 장비의 경우 재료 투과 및 광학 동작이 파장에 직접 연결되므로 기판을 선택하기 전에 작동 파장을 식별해야 합니다.

ECOPTIK은 Schott, CDGM 및 Corning에서 공급하는 유리는 물론 사파이어, CaF2, MgF2, 용융 실리카, Si, ZnSe 및 ZnS를 포함한 광범위한 광학 재료와 함께 작동합니다. 이 소재 기능을 통해 Micro Prism 사양은 하나의 표준 유리 옵션으로 제한되지 않고 전체 광학 설계의 일부로 간주될 수 있습니다.

코팅과 Clear Aperture는 함께 고려해야 합니다.

코팅 사양은 실제 작동 파장, 입사각 및 전송 목표를 기반으로 해야 합니다. 마이크로 프리즘 용도의 경우 사용 가능한 광학 영역은 이미 소형 크기로 인해 제한되어 있으므로 프리즘 표면의 불필요한 전송 손실이 더욱 커질 수 있습니다.

ECOPTIK은 고객 요구 사항에 따라 코팅을 제공합니다. 따라서 LD-광섬유 결합 시스템의 경우 코팅은 레이저 파장 및 입사 기하학과 함께 정의되어야 합니다. 내시경 시스템의 경우 요구 사항은 대신 이미징 파장 범위에 걸쳐 광대역 전송을 우선시할 수 있습니다.

코팅 결정은 투명 조리개와 함께 고려해야 합니다. 프리즘은 공칭 치수 사양을 충족하면서도 광학 경로가 조리개와 제대로 일치하지 않는 경우 필요한 사용 가능한 빔 영역을 제공하지 못할 수 있습니다.

ECOPTIK의 마이크로 프리즘 제조 및 테스트 역량

ECOPTIK은 광학 부품 제조 분야에서 15년의 경험을 보유하고 있으며 프리즘, 구면 렌즈, 원통형 거울, 미세 광학 부품, 필터, 창 및 기타 맞춤형 광학 요소를 포함한 정밀 광학 제품을 제조합니다.

마이크로 프리즘 응용 분야의 경우 ECOPTIK은 소형 프리즘 제작과 재료 선택 및 광학 검사를 결합합니다. 테스트 장비에는 ZYGO 레이저 간섭계, ZEISS CMM Spectrum 및 Agilent Cary 7000 UMS가 포함되어 치수, 표면, 간섭계 및 스펙트럼 측정과 제품 보고를 지원합니다.

ECOPTIK은 또한 마이크로 프리즘을 독립형 구성 요소로 공급하기보다는 소형 광학 모듈에 통합해야 하는 경우에 적합한 렌즈 조립 서비스를 제공합니다.

마이크로 프리즘 사양을 광학 경로에 맞추기

올바른 마이크로 프리즘은 반드시 가장 작은 부품이거나 허용 오차가 가장 엄격한 부품이 아닙니다. 선택은 필요한 광학 기능으로 시작한 다음 시스템 제약을 거쳐 이동해야 합니다.

고정 경로 회전의 경우 마이크로 직각 프리즘이 적합할 수 있습니다. 작은 빔 방향 수정이 필요한 경우 Micro Wedge가 다른 솔루션을 제공합니다. Micro Dove Prism은 특정 이미지 방향 요구 사항을 해결할 수 있는 반면 Micro Penta Prism은 컴팩트한 레이아웃 내에서 안정적인 빔 편차를 제공할 수 있습니다.

다음 단계는 기판을 파장에 맞추고, 0.2~5mm 치수가 충분한 기계적 및 광학적 여유 공간을 제공하는지 확인하고, 필요한 각도 공차를 설정하는 것입니다. 그런 다음 이미징 또는 레이저 시스템의 감도에 따라 표면 품질, λ/10 평탄도 및 명확한 조리개를 평가해야 합니다.

내시경 검사의 경우 사용 가능한 조리개를 보존하면서 프리즘을 제한된 광학 채널에 맞추는 것이 우선순위일 수 있습니다. LD-광섬유 결합의 경우 각도 공차 및 위치 지정이 사양을 좌우할 수 있습니다. 산업용 장비의 경우 광학 성능, 패키지 크기, 코팅 및 조립 공차 간의 균형이 최종 구성을 결정할 수 있습니다.

따라서 마이크로 프리즘은 단순히 더 작은 규모로 제조된 기존 프리즘이 아닙니다. 그 가치는 제어된 광학 편차, 사용 가능한 조리개 및 소형 광학 시스템의 정렬 요구 사항에 맞는 사양과 컴팩트한 기하학적 구조를 결합하는 데 있습니다. 구조, 재료, 각도 허용 오차, 표면 품질, 평탄도, 조리개 및 코팅에 따라 마이크로 프리즘 렌즈 및 마이크로 프리즘 광학 제품을 평가함으로써 엔지니어는 내시경, LD-파이버 결합 및 기타 공간 제약이 있는 정밀 기기를 위한 보다 예측 가능한 광학 경로를 구축할 수 있습니다.