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Photonics West
27.01.- 01.02.2018
Besuchen Sie uns auf der
Photonics West in San Francisco
Stand 4529


Für Prismen gibt es in der Optik eine kaum überschaubare Zahl von Anwendungen. So können Prismen zur Umlenkung zur Teilung oder zur spektralen Aufspaltung von Lichtstrahlen eingesetzt werden.

Entsprechend der Einsatzmöglichkeiten ist eine sehr große Vielfalt von Prismenformen bekannt. Unser Katalogprogramm stellt hier nur einen kleinen Ausschnitt dar. Auf Anfrage stellen wir aber auch andere Prismen nach Kundenspezifikation mit gleicher Präzision her.

An dieser Stelle sollen einige allgemeine Parameter zur Charakterisierung der Qualität von Prismen beschrieben werden.

Formabweichung

Die Toleranz der Formabweichung gibt an, wie weit die tatsächliche Oberfläche von der idealen Form (Ebene bzw. Kugel) abweichen darf. In der Optik ist es üblich, die Toleranz in Einheiten der Wellenlänge λ anzugeben (z.B. λ/4). Um diese Spezifikation in die zulässige Abweichungslänge umzurechnen, muss die Bezugswellenlänge λref bekannt sein. Die Angaben in unserem Katalog beziehen sich (wenn nicht anders spezifiziert) auf λref=546 nm (d.h. λ/10 entspricht 54,6 nm).

Ein weiterer Parameter bei der Angabe der Formabweichung ist die Art der Auswertung der Messdaten. Hier sind sowohl die Differenz der Maximalwerte (peak-to-valley, PV) als aus die mittlere quadratische Abweichung (root mean square, RMS) gebräuchlich. Für den PV-Wert wird die Differenz zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Punkt berechnet, während der RMS-Wert die über die gesamte Prüffläche gemittelte Abweichung angibt. Beide Werte haben ihre Berechtigung. In diesem Katalog ist (wenn nicht anders spezifiziert) der PV-Wert angegeben. Obwohl es keine allgemeine Beziehung zwischen der PV- und der RMS-Abweichung gibt, kann man davon ausgehen, dass der RMS-Wert in der Praxis um den Faktor 3-5 unter dem PV-Wert liegt. So entspricht z.B. λ/10 (PV) einem Wert von λ/30-λ/50 (RMS).

Die in diesem Katalog angegeben Werte für die Formabweichung gelten für einen Prüfbereich von mindestens 90% (typ. >95%) der äußeren Abmessungen. Wenn nur ein kleinerer Teil der freien Öffnung genutzt wird, erhält man in der Regel deutlich kleinere Formabweichung.

Mikrorauheit

Als Mikrorauheit werden Abweichungen der Oberfläche bezeichnet, deren laterale Struktur der Wellenlänge des Lichts oder weniger entspricht (d.h. typ. <1 µm). Abweichung auf dieser Längenskala führen zu einer Streuung des Lichts.

Für die Rauheit wird üblicherweise die quadratisch gemittelte Abweichung Rq angegeben. Mit den für unsere Optiken verwendeten Polierverfahren werden Werte von Rq <1nm (typ. Rq <0,5 nm) erreicht.

Winkelfehler

Die Wirkung eines Prismas beruht zum großen Teil auf der korrekten Lage der optisch wirksamen Flächen zueinander. Die Spezifikation der Anforderungen an die Genauigkeit erweist sich oft als komplexer als zunächst vermutet. So ist zu beachten, dass die Angabe der Toleranz für den Winkel zwischen Flächenpaaren bei Prismen mit mehr als zwei wirksamen Flächen oft nicht ausreicht. So können z.B. bei einem einfachen Rechtwinkelprisma die drei polierten Flächen von der exakt senkrechten Ausrichtung auf einer gemeinsamen Grundfläche abweichen. Die Verlängerung des Prismas würde daher zu einer (normalerweise sehr spitzen) Pyramide zusammenlaufen. Der entsprechende Winkelfehler wird daher als Pyramidalfehler bezeichnet und kann in bestimmten Anwendungen die Funktion des Prismas beeinflussen. Er geht nicht aus der Toleranz für die üblicherweise betrachteten 45° und 90° Winkel hervor.

An diesem Beispiel erkennt man, dass die Spezifikation der Winkeltoleranzen eine genaue Betrachtung der räumlichen Funktion eines Prismas erfordert.