Haberler

Diğer birçok optik mercek şekliyle karşılaştırıldığında kavisli ay mercekleri nadiren bitmiş ürün olarak sunulur. Ay bükme lensleri esas olarak küçük noktalara odaklanmak veya yönlendirme uygulamaları için kullanılırken, plano-dışbükey lensler genellikle üstün bir fiyat/performans oranı sunar. Bununla birlikte, bükülmüş ay merceğinin biraz daha yüksek bir fiyata önemli ölçüde üstün performans sunduğu bazı durumlar da vardır.

Küresel sapma

Merceğin küresel yapısından dolayı küresel sapmalar, aynı noktada kesişmeden optik eksenden farklı mesafelerde paralel ışınlar üretir (Şekil 1). Küresel sapmayı düzeltmek için birden fazla mercek kullanılabilse de, malzeme maliyetlerinin görünür malzemelerden çok daha yüksek olduğu birçok kızılötesi sistem için mercek sayısının en aza indirilmesi arzu edilir. Birden fazla lens kullanmak yerine, tek bir lensin küresel sapması, lensin optimum şekle göre şekillendirilmesiyle en aza indirilebilir.

Şekil 1: Küresel sapma

Sabit bir kırılma indisi ve mercek kalınlığı için, belirli bir odak uzaklığına sahip mercekler oluşturmak için kullanılabilen sonsuz sayıda yarıçap kombinasyonu mevcuttur. Bu yarıçap kombinasyonları, farklı mercek şekilleri üretir; bu da, merceğin içinden geçerken ışığın eğriliği nedeniyle doğrudan küresel sapma ve komaya neden olur.

Mercek şekli Coddington şekil faktörü C (Denklem 1 ve Şekil 2) ile tanımlanabilir.

Şekil 2: Farklı mercek konfigürasyonları için Coddington şekil faktörü

İnce mercek sapması denklemini kullanarak (sonsuzdaki nesneyi ve mercek durma konumunu kullanarak), minimum küresel sapmayı üreten koşulları türetebiliriz (Denklem 2).

Sabit bir dalga boyunun korunabileceği varsayılırsa, üs ile minimum küresel sapmayı üreten şekil faktörü arasındaki ilişki görselleştirilebilir (Şekil 3).

Şekil 3: Kırılma indisinin bir fonksiyonu olarak optimum şekil faktörü

Kavisli ay tasarımının faydaları

Görünür ortamda çalışırken, cam indeksi tipik olarak 1.5 ile 1.7 arasındadır ve minimum küresel sapmanın şekli neredeyse düz-dışbükeydir. Ancak kızılötesi ortamda germanyum gibi daha yüksek indeksli malzemeler sıklıkla kullanılır. 4.0 spesifikasyonuna sahip Germanium, küresel sapmayı büyük ölçüde azaltarak bükülmüş ay mercek tasarımının büyük faydasını sunar.

Işık her iki arayüzde de eşit şekilde büküldüğünde minimum küresel sapma meydana gelir. Bir germanyum ay merceğinin ilk yüzeyi ışığı benzer bir PCX merceğinden biraz daha fazla bükerken, bir PCX merceğinin ikinci yüzeyi ışığın daha da fazla bükülmesine neden olacak ve bu da küresel sapmanın genel olarak artmasına neden olacaktır.

4 x 25 mm germanyum PCX lensin performansını 25 x 25 mm germanyum ay bükme lensinin performansıyla karşılaştıran Şekil 25'te gösterildiği gibi, PCX lensin ışığı yüzeye göre nasıl daha önemli ölçüde büktüğünü görmek kolaydır. ay bükme merceğiyle karşılaştırıldığında mercek. Eğriliğin artması küresel sapmanın artmasına neden olur. Germanyum bükülmüş ay merceği, nokta boyutunda dramatik bir azalma göstererek onu zorlu kızılötesi uygulamalar için daha uygun hale getirir.

Şekil 4x: 25 x 25 mm germanyum PCX lens VS25 x 25 mm germanyum kavisli ay merceğinin şeması

Bükülmüş ay merceği görünürde hala daha yüksek performans sağlasa da, artan üretim maliyetini dengelemek için genellikle yeterli kazanç yoktur. Şekil 1, görünür spektral uygulamalarda bükülmüş ay lensli 25 x 50 mm kalsiyum florür (CaF2) PCX lens ile kızılötesi uygulamalarda bükülmüş ay lensli 25 x 50 mm germanyum (Ge) PCX lensin performansının karşılaştırmasını gösterir. . Kavisli ay şekli kullanıldığında germanyum merceğin nokta boyutu büyük ölçüde azalır.

Tablo 1: Görünür ve kızılötesi uygulamalar için plano-dışbükey ve kavisli ay mercekleri arasındaki nokta boyutlarının karşılaştırılması

Bükülmüş ay mercekleri tüm uygulamalarda fayda sağlamayabilirken, spektroskopi dahil birçok kızılötesi uygulama için önemli maliyet ve performans avantajları sağlayabilirler.