Optický stůl - Optical table

„Air table“ přeadresuje tady. Pro halovou hru viz Vzdušný hokej.
Laserový systém na optickém stole.

An optický stůl je platforma pro kontrolu vibrací, která slouží k podpoře používaných systémů laser - a optika související experimenty, inženýrství a výrobní. Povrchy těchto stolů jsou navrženy tak, aby byly velmi tuhé s minimálním průhybem, takže vyrovnání optických prvků zůstane v průběhu času stabilní.[1] Mnoho optických systémů vyžaduje, aby vibrace optických prvků byly udržovány malé. Výsledkem je, že optické stoly jsou obvykle velmi těžké a ve své struktuře obsahují prvky pro izolaci a tlumení vibrací. Mnoho z nich používá pneumatické izolátory, které fungují jako mechanické dolní propusti, což snižuje schopnost vibrací v podlaze způsobovat vibrace v desce stolu.[2]

Povrch optického stolu je obvykle nerezová ocel s obdélníkovou mřížkou závitových otvorů v metrických nebo imperiálních jednotkách:

  • metrický: M6 na mřížce 25 mm
  • imperiální: ¼-20 " UNC na mřížce 1 "(25,4 mm)

Optické prkénko, lavičky, a kolejnice jsou jednodušší struktury, které plní podobnou funkci jako optické tabulky. Ty se používají ve výuce a v výzkum a vývoj, a také se někdy používají k podpoře trvale zarovnaných optických systémů v hotových zařízeních, jako jsou lasery.

Vysvětlení

V optických systémech, zejména těch, které zahrnují interferometrie, vyrovnání každé komponenty musí být extrémně přesné - přesné až na zlomek a vlnová délka - obvykle pár stovek nanometry. I malé vibrace nebo kmen v tabulce, na které jsou prvky nastaveny, může vést k úplnému selhání experimentu. Proto je zapotřebí extrémně tuhý stůl, který se ani nepohybuje, ani neohýbá, a to ani při měnícím se zatížení nebo vibracích. Povrch stolu musí být také docela rovný, aby umožňoval přesný optický držák pro dobrý kontakt se stolem bez kývání a usnadňoval snadnou montáž optického systému.

Materiály a konstrukce

Dřívější optické stolní desky byly někdy vyrobeny z velké desky vysoce leštěné žula nebo diabase.[3][4] Tyto materiály jsou velmi husté a tuhé, což inhibuje ohýbání a pohyb povrchu a zlepšuje stabilitu optického systému. Povrchy mohou být broušeny extrémně rovně, což je výhodné pro vyrovnání optických systémů. Takové stoly však byly velmi těžké a drahé a nedělaly dobrou práci při tlumení vibrací.[3][4] Montáž komponent na žulový povrch je také obtížná. Žula a diabase se stále používají pro menší přesné ploché povrchy, ale optické stoly vyrobené z těchto materiálů dnes nejsou běžně dostupné.

Moderní optické stoly jsou obvykle vyrobeny z horního a spodního listu ocel, hliník nebo uhlíkové vlákno, oddělené tlustou plástev příhradová struktura. Povrch má obvykle mřížku se závitovými otvory, které umožňují přišroubování komponentů tak, aby odpovídaly rozložení optického systému. Součásti mohou být také přidržovány k ocelovému povrchu pomocí magnetické základny. Nohy stolu jsou často pneumatický vibrace tlumiče. Pro ještě přesnější nastavení také zabráníte pohybům vzduchu a teplotním gradientům uzavřením povrchu v krabici z průhledného plastu, jako je Plexisklo. Jeden může také použít „flowbox ", zařízení, které produkuje laminární proud vzduchu proudící dolů, udržovaný při konstantní teplotě speciálním klimatizace.

Kov používaný ke konstrukci moderních optických stolů má vyšší rychlost zvuku než žula a proto vyšší frekvence prvního vlastní režim. Jakékoli vibrace vyprodukované na níže uvedené tabulce[pochybný – diskutovat] tato frekvence neprodukuje rezonanční odezvu, takže nastavení je méně citlivé na vibrace z motorizované optiky, čerpadel chladicí vody atd. Během jejich konstrukce může být do tabulek přidáno tlumení vibrací. Stejně jako u kompozitní struktury žuly vytváří kombinace několika tuhých materiálů s různými rychlostmi zvuku stůl, pro který je k dispozici široká škála vibrací kriticky tlumeno. Viskózní mezi tuhé materiály se používají kapaliny, které pomáhají při tlumení.

Nepájivé pole

Alternativou k optickému stolu je optická prkénko. Některé optické systémy používají pro pozdější integraci s větším systémem s nějakou formou ovládání vibrací prkénko vyrobené z masivního hliníku. Většina optických prkének na prkénko je vyrobena z ocelových, hliníkových nebo uhlíkových vláken s voštinovou strukturou a lze je umístit na běžný stůl nebo pracovní stůl. Nepájivé pole nejsou tak dobré jako optické stoly, ale váží méně a jsou vhodné pro menší optické systémy, které nevyžadují extrémně vysokou úroveň mechanické stability. Nízká hmotnost umožňuje podepřít tyto stoly na měkkých vzduchových pružinách, které snižují vibrace vycházející z podlahy, i když to zvyšuje vibrace způsobené akustický hluk.

Voštinová struktura snižuje ohýbání díky vlastní hmotnosti prkénka, takže ji lze naklonit a síly působící prostřednictvím měkkých pružinových podpěr zrychlují stůl jako celek bez vychýlení. Nepájivé pole lze proto použít v mobilních aplikacích, například v letadlech. Lze také přišroubovat prkénko na optický stůl, na něm sestavit modul experimentu a poté přenést modul jako celek na jiný stůl, aniž by bylo nutné znovu zarovnat součásti na prkénku. Podobně se na zakázku sestavená optická zařízení sestavují a srovnávají na prkénkách, které se poté uzavírají do pouzdra a dodávají se zákazníkovi.

Kolejnice a lavičky

Hélium-neonový laser na optické lavici.

An optická lavice nebo optická lišta je jednodušší část hardwaru, která poskytuje lineární (nebo někdy zakřivenou) stopu, po které lze namontovat optické prvky. Často se používají pro jednoduché experimenty, zejména pro demonstrace ve třídě. Takové kolejnice jsou obvykle vyrobeny z oceli a jsou navrženy tak, aby byly velmi tuhé, s vlastnostmi, které umožňují přišroubování držáků optických komponent a jejich snadné posunutí po celé délce kolejnice. Kolejnice jsou běžné v laserových sestavách, kde se dráha paprsku pohybuje po jedné ose.

Složitějším příkladem je karbid křemíku keramická toroidní optická stolice v Kosmická loď Gaia (ilustrovaný), který podporuje několik optických přístrojů.[5][6]

Schéma Vesmírná observatoř Gaia. Položka 1 je toroidní optická stolice.

Reference

  1. ^ „Přibližování odklonu paprsků v reálném světě“. www.newport.com. Citováno 2016-03-15.
  2. ^ „Potřeba optických stolů“. Citováno 3. ledna 2014.
  3. ^ A b Fisher, James. „Co byste měli vědět o optických stolech“ (PDF). Newport. str. 2. Citováno 5. října 2017.
  4. ^ A b Newport Corporation. „Vibration Control“. Photonics.com. Citováno 18. října 2012.
  5. ^ „Torus Gaia je kompletní“. Evropská kosmická agentura. 28. července 2009. Citováno 4. ledna 2014.
  6. ^ "Schematické znázornění Gaia torus". Evropská kosmická agentura. 28. července 2009. Citováno 4. ledna 2014.

externí odkazy