光和反射特性测量和焦距计算中空四面体的角落和一个坚实的高度回射的多维数据集

文摘

角落立方体是一个最重要的光学工具用于新的光学设备和光学激光雷达。本文比较了两种不同设计的空心和实心立方体、四面体角落决定回射指数和表面质量之间的关系N和表面平整度N及其影响的焦距空心立方体和坚实的角落。

1。介绍

空心方块和固体四面体光学角落技术近年来受到极大关注由于其使用光学技术的设计,光学激光雷达和光学测量。最近的努力增加了开发高性能角落立方体远离光和光学和几何缺陷,用于先进的测量,精密测量设备、遥感、天文测量,流量数据,机场和其他工程应用。

回射作为光学角落函数变化立方体的表面质量进行了探讨。立方体的焦距光学角及其与回射指数在生产阶段的关系。

研究的真正目的。这项工作旨在指定条件,允许评估性能的角落立方体反光镜长途没有激光束色散的影响,建立粗糙度和平坦(N,在光学回射系数N)。

2。回射指数变化的函数和

护士:牛顿环的数量(表面质量)的立方体表面四面体的角落。 护士:平坦因子的表面。pv:峰谷= 2。N。

回射指数的变化被测量为N的函数N在表面处理过程中,正面(发病率的脸)已经完全完成了高精度(1,2]

(N = 0.196,N = 0.2),如图1。

注意表面的高精度正交性和质量和表面的平面度因素考虑干扰的设计图表和照片和测量已为每个步骤如图2(一个),2 (b),2 (c),2 (d)。(一)图2(一个)显示的质量和侧表面的平面度因素四面体光学角落立方体。(b)图2 (b)显示的质量和前表面的平面度因素四面体光学角落立方体。(c)图2 (c)展示了四面体的六个部门之间的干扰角落立方体。(d)图2 (d)显示了四面体缺陷在生产过程中。从图中,我们可以看到有两个部门,比其他人更不透明,这是一个常见的缺陷在生产过程中出现的数据集和棱镜的角落。这是因为noncomplete之间正交的两个立方体表面的角落,当这个角落多维数据集用于激光室我们获得双重或试验激光脉冲,这反过来又提高了脉冲宽度。另外,当光的角落使用多维数据集激光雷达,我们将获得一个以上的点从角落立方体,这反过来又降低了强度的主要亮点(3,4]。(e)使用斐索干涉的干涉环边缘测量设备(穆勒)生产的,因为它显示在图2 (e)。

3所示。焦距的计算固体四面体角落立方体

当反射面和入射面平坦和制造使用一块玻璃,当使用设计和技术规范,导致通常高度精确的球形表面,然后角落立方将会异常的光学系统等其他已知的光学环境与凹度半径 。在这种情况下,角落立方体焦距和权力 ,在哪里= 1 / f是大约计算如下(4,5]: 在哪里 是凹度角立方体的入射面半径; , , 是凹度半径的另一边的角落立方体。

焦距的价值可能达到数百或数千米,当光学面临与高精度制造。简化的设计几何形状,一个反射光束的直径在源代码级别(不考虑衍射现象),焦距f的多维数据集,是使用以下公式计算4- - - - - -7]:

对Lf,上面的方程变成如下:

例1。L = 2.5公里,d = 0.25 m, d₀= 0.5厘米,f = 500,然后= 1.255 m。

的情况下大型L,反射的光束直径决定从以下关系相结合的焦距和衍射现象:

照明和回射指数造成的反射光束有最大值法线入射的光线入射的情况下面对角落立方体。

首先,我们将计算正面和侧面的凹度半径立方体的角落。图3显示了如何计算这个半径。

的牛顿环N = 6.5,深度是由

= N。λ/ 2 = 6.5。λ/ 2 = 1625 .10⁻⁶米,选择波长的可见区域= 0,5μ米λ。

假设D是活跃的孔的直径从平面的光,那么需要凹度半径r是由

通过简化,上面的方程

当使用空间平面是一个圆的直径D = 60毫米= 60。10⁻³米,然后r =发病率的脸的立方体坚实的角落。

我们也计算凹面半径 , ,和三侧表面和深度 ,分别,如果侧表面上的光斑 ,然后凹度半径

=== 250。替换的关系(1)考虑光入射方向和每个表面的凹度方向我们获得

在哪里m镜头的力量⁻¹或屈光度。

这意味着,为大量环N = 6.5,角落里的多维数据集是一个坏一个光束将偏离后很短的距离等于f = -81.81米。然而,对于N = 0.196就等于f = -1269米,所以角落立方体在这种情况下将相当于负透镜焦距大,这是非常重要的的应用程序需要远距离测量等领导人。对天文测量的情况下,将会有一个需要遵循附加镜头到街角的多维数据集以这样一种方式,焦距增加确保nondivergence光束从角落里回来的立方体。在这种情况下,焦距的多维数据集和额外的镜头一起总结根据已知的透镜法。表1显示了牛顿环的数量和焦距的情况下上面所讨论的。

我们得出结论,小牛顿环的数目N,凹度半径越大,功率越小 。这意味着焦距,代表了角落立方体,变得更大。结果,光束从角落里立方体回来不会迅速集中,这是非常有用的应用程序需要大型的距离(远场)。可以画一个焦距f曲线[m]与牛顿环的数目N,如图4。从这个图中,我们可以看到焦距增加数量减少的戒指。也可以画一条曲线的回射指数R [M²/ Str]和角落立方体的焦距f [m],如图5。

4所示。焦距的计算空心立方体四面体角落

当反射面平坦和制造使用一块玻璃,当使用设计和技术规范,导致通常高精度球形表面,然后角落立方将会异常的光学系统等其他已知的光学环境与凹度半径r。在这种情况下,角落立方体将有一个焦距f和权力 ,在哪里=1 / f大约计算如下(4- - - - - -8]: 在哪里

, ,和是凹度半径的另一边的角落立方体。

焦距的价值可能达到数百或数千米,当光学面临与高精度制造。简化的设计几何形状,一个反射光束的直径在源代码级别(不考虑衍射现象),焦距f的多维数据集,使用相同的计算公式用于固体四面体角落立方体。

我们也计算凹面半径 , ,和三侧表面和深度 ,分别,如果侧表面上的光斑 ,然后凹度半径

=== 250。替换的关系(9)考虑光入射方向和凹度方向在每个表面,我们获得

在哪里m镜头的力量⁻¹或屈光度。

这意味着,为大量牛顿环N = 6.5,角落里的多维数据集是一个坏一个光束将偏离后很短的距离等于f = -83.75米。然而,对于N = 0.196就等于f = -1960.9米,所以角落立方体在这种情况下将相当于负透镜焦距大,这是非常重要的的应用程序需要远距离测量激光雷达等。对天文测量的情况下,将会有一个需要遵循附加镜头到街角的多维数据集以这样一种方式,焦距增加确保nondivergence光束从角落里回来的立方体。在这种情况下,焦距的多维数据集和额外的镜头一起总结根据已知的透镜法。表2显示环的数量和焦距的情况下上面所讨论的。

我们得出结论,如果牛顿环的数目N小凹度半径r很大,和力量很小。这意味着焦距,代表了角落立方体,变得更大。因此,光束从角落里回来立方体不会迅速集中,这是非常有用的应用程序,需要大的距离(远场)。可以画一个焦距f曲线[m]与牛顿环的数目N,如图6。从这个图中,我们可以看到焦距增加数量减少的戒指。也可以画一条曲线的回射指数R [M²/ Str]和角落立方体的焦距f [m],如图7。

5。结论

角落多维数据集的研究已经帮助的意思是选择四面体角落立方体作为光学工具值得调查。在研究不同影响因素的回射指数这个工具,我们得出结论如下:(我)回射指数有差异之间的角落立方体涂层表面和背面noncoated。(2)玻璃类型不影响回射指数的情况下涂层角落立方体。(3)N和这两个因素N影响回射指数。形成了研究数据2(一个),2 (b),2 (c),2 (d)我们得出结论,回射指数增加而增加的表面质量N和表面平整度n .这是因为粗糙度引起光的衍射,这反过来又降低了翻转的光的数量。的球形表面使其发挥的作用大的负透镜的距离。大N,球形表面的增加,所以它将扮演一个镜头,似乎和总三个反射的光穿过许多镜头,这反过来会导致聚焦激光束从角落里回来立方的大平面度的因素。这个问题的解决方案是使表面平整度的因素尽可能小角落立方体表面处理过程中,使用高精度标准参考表面检查和检查过程中质量和平坦的表面。对空心角落多维数据集的情况下,每个光学表面被认为是一个球面折射,结果还在到达回射光距离比固体角落多维数据集的情况下。然而,本例中的困难是表面互相正交。

数据可用性

详细的实验数据用于支持本研究的发现可以从相应的作者

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者要感谢博士m . Sayem El-Daher大马士革大学更高的激光研究所和Eng。Hisham Alhorani协助他们提供了这项工作。

引用

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