Einführung
Oberflächendefekte in optischen Komponenten sind lokale Unvollkommenheiten, die die Leistung eines optischen Systems erheblich beeinträchtigen können. Häufige Defekte sind Kratzer, Löcher, Blasen, Grate und abgesplitterte Kanten. Diese Unvollkommenheiten unterliegen mehreren internationalen und nationalen Normen, wie ISO 10110-7, GB/T 1185-2006 und MIL-PRF-13830B. Die Bewertung und Kontrolle dieser Defekte ist entscheidend für die Gewährleistung der optischen Leistung. In den folgenden Abschnitten werden die verschiedenen Arten von Defekten erläutert, wie sie kategorisiert und geprüft werden und welche relevanten Industrienormen zu ihrer Bewertung verwendet werden.
Arten von Oberflächendefekten in optischen Komponenten
Kratzer
Dabei handelt es sich um schmale Markierungen oder Abschürfungen auf der Oberfläche einer optischen Komponente, die häufig durch versehentliche Beschädigungen während der Montage oder des Herstellungsprozesses verursacht werden. Kratzer sind äußerst lichtempfindlich und können die Lichtreflexion, -brechung und -übertragung erheblich beeinträchtigen.
Gruben
Auf der Oberfläche bilden sich kleine Vertiefungen, die häufig durch unsachgemäßen Umgang mit Polierpulver oder Schleifmitteln während der Produktion entstehen. Vertiefungen stören die normale Lichtausbreitung.
Blasen
Durch im Herstellungsprozess eingeschlossene Gase entstehen Blasen, die kreisförmige oder elliptische Vertiefungen auf der Oberfläche erzeugen und so die optische Leistung beeinträchtigen.
Fräser
Beim Bearbeiten bilden sich scharfe Vorsprünge, die das Licht streuen und die Übertragungsrate optischer Komponenten verringern.
Abgesplitterte Kanten
Schäden oder Unregelmäßigkeiten entlang der Kante eines optischen Teils, die normalerweise durch unsachgemäßes Schneiden oder Schleifen entstehen. Abgebrochene Kanten können die Randeffekte des Lichts beeinträchtigen und so die Leistung des optischen Systems beeinträchtigen.
Andere Mängel
Hierzu zählen Flecken, Dellen, Erosionen und Rillen, die oft durch übermäßige mechanische Beanspruchung, hohe Polierraten oder die Flexibilität der Polierpads verursacht werden.
Arten von Oberflächendefekten in optischen Komponenten
ISO 10110-7:2008
Diese internationale Norm legt die Toleranzanforderungen für Oberflächenfehler in optischen Komponenten und Systemen fest. Sie kategorisiert Oberflächenfehler, definiert, wie sie dargestellt werden sollen, und liefert Kriterien für ihre Prüfung und Bewertung.
GB/T 1185-2006
Dieser chinesische nationale Standard beschreibt die Methode zur Bewertung von Oberflächenfehlern in optischen Komponenten. Der Standard verwendet die Notation „N×A“, wobei N stellt die zulässige Anzahl von Mängeln dar und A stellt die Fehlergröße dar. Außerdem werden verschiedene Fehlerstufen und die entsprechenden Anforderungen an Prüfmethoden und Annahmebedingungen angegeben.
MIL-PRF-13830B
Dieser amerikanische Militärstandard definiert die technischen Spezifikationen für die Herstellung, Montage und Prüfung optischer Komponenten, die in Feuerleitinstrumenten verwendet werden. Oberflächendefekte werden mithilfe von zwei numerischen Notationen klassifiziert: „S“ für Kratzer und „D“ für Dellen. Diese Notation ähnelt der im Standard GB/T 1185-2006, obwohl MIL-PRF-13830B mehr Wert auf die Größe von Kratzern und Dellen legt.
Prüfmethoden für Oberflächenfehler
Chinesischer Standard (GB/T 1185-2006)
Die Inspektion wird mit einer Glühlampe (36 V, 60 W – 108 W) und einer Lupe mit 4- bis 10-facher Vergrößerung durchgeführt, wobei entweder Durchlicht oder Auflicht vor einem schwarzen Hintergrund verwendet wird.
Russischer Standard
Zur Prüfung wird eine Glühlampe mit 60–100 W verwendet, wobei die Vergrößerung von der zu prüfenden optischen Oberfläche abhängt.
MIL-PRF-13830B
Es sind zwei Methoden definiert:
- Beobachten Sie das Bauteil vor Milchglas mit einer 40-W-Lampe hinter dem Glas und verwenden Sie dunkle horizontale Streifen auf dem Glas für den Kontrast.
- Verwendung von Durchlicht durch Milchglas zur Beobachtung des Teils mit schwarzem Hintergrund.
Oberflächendefekte und ihre Auswirkungen auf die optische Leistung
Oberflächendefekte können sich direkt auf die Gesamtleistung optischer Systeme auswirken. Kratzer, Vertiefungen und andere Unvollkommenheiten können Lichtstreuung verursachen, was die Übertragungseffizienz verringert und optische Aberrationen erhöht. In hochpräzisen optischen Systemen können selbst kleine Defekte zu einer erheblichen Verschlechterung der Bildqualität und -genauigkeit führen. Beispielsweise können Kratzer in Teleskopen oder Lasersystemen unerwünschte Beugungen verursachen, die zu einer verringerten Auflösung oder Fokussierung führen. Darüber hinaus können Defekte wie Blasen oder Absplitterungen die Wellenfront verzerren und die Klarheit von Bildgebungssystemen wie Kameras oder Mikroskopen beeinträchtigen.
Um diese Probleme zu mildern, wenden Hersteller strenge Qualitätskontrollmaßnahmen an, um sicherzustellen, dass die Fehler innerhalb akzeptabler Toleranzbereiche bleiben. Wenn Ingenieure verstehen, wie sich bestimmte Fehler auf die optische Leistung auswirken, können sie robustere Systeme entwickeln und die Wahrscheinlichkeit von Fehlern während der Herstellung verringern.
Fortschrittliche Technologien zur Erkennung von Oberflächenfehlern
Abschluss
Oberflächendefekte in optischen Komponenten können die Leistung eines optischen Systems erheblich beeinträchtigen. Daher sind strenge Normen und Richtlinien für die Bewertung und Kontrolle dieser Defekte unerlässlich. Mit der Weiterentwicklung der Inspektionstechnologie werden bei der Herstellung und Qualitätskontrolle optischer Komponenten immer effizientere und genauere Methoden zur Erkennung von Oberflächendefekten eingesetzt.
