광학 부품을 사용하여 시스템 설계를 하려면 각 규격이 어떤 의미를 갖고 있는지 정확하게 이해하는 것이 중요합니다. 렌즈, 미러의 생산 규격과 표면에 대한 규격을 아래 자료를 참조하여 확인하십시오. 본 자료는 대다수의 광학 회사들이 공통적으로 사용하는 일반적인 specification에 대한 정의를 토대로 재 정리되었습니다. 렌즈의 일반적인 내용을 이해하면 대부분의 광학 부품에 대해 조금 더 쉽게 접근이 가능합니다. 귀사의 생산적인 역량과 광학에 대한 이해도를 높이면 설계하고 운용할 수 있는 시스템의 폭이 더 넓어 질 것입니다.
렌즈 센터의 두께는 일반적으로 중심에서 측정한 부품의 소재 두께입니다. 센터의 두께는 곡률 반경과 함께 렌즈를 통과하는 광선의 경로를 결정하기 때문에 렌즈의 센터 두께는 광학 성능에 많은 영향이 있을 수 있습니다. ZENOPS의 두께 공차는 표준 품질 ±0.05mm, 고품질은 ±0.01mm까지 제작됩니다.
렌즈의 직경 공차는 렌즈를 설계할 때 가장 기초적인 규격입니다. 직경 공차 자체는 광학 성능에는 큰 영향을 주지 않지만 Cover나 Housing에 장착하는 경우에는 매우 중요한 공차입니다. 렌즈의 직경이 Tolerance 기준과 다를 경우 조립 후 기계적 축이 광학축과 달라져 중심을 벗어날 수 있습니다. ZENOPS의 일반적인 직경의 공차는 표준 품질의 경우 ±0.05mm, 정밀 품질은 ±0.01mm까지입니다.
센터링은 Beam deviation δ로 정의되며 간단한 공식으로도 wedge angle W를 계산할 수 있습니다. 렌즈의 centering은 중심의 기준 축으로부터 외곽까지의 정렬을 일직선으로 하여 어디든 동일한 거리의 반지름을 형성하며 렌즈의 바깥 원주로 정의됩니다. Lens의 decenter는 광학축으로부터 기계적인 축까지의 물리적 변위를 나타냅니다. 렌즈의 광학 축은 광학 표면에 의해서 정의되며 표면의 곡률을 중심으로 연결하는 선을 뜻합니다.
이 때 W는 wedge angle을 나타내는데 arcminutes로 표시하곤 하며 n은 index of refraction입니다.
곡률반경은 렌즈의 센터와 곡률의 중심 사이의 거리로 정의됩니다. 볼록렌즈인지 평면인지 오목인지에 따라 값이 ±로 정의될 수 있습니다. 곡률 값을 확인하면 렌즈를 통과하는 레이저 빔의 Optical path의 길이 및 표면의 굴절능을 확인할 수 있습니다. ZENOPS 표준 제품의 곡률반경 공차는 ±0.1mm 수준으로 제조하지만, 고정밀의 렌즈가 필요한 경우 ±0.01mm까지 품질을 높여 제조합니다.
Clear aperture는 규격이 필요한 광학부품의 직경이나 크기로 정의됩니다. 기준을 벗어나면 제조자는 해당 렌즈에 대해서 보증하지 않습니다. 일반적인 렌즈의 Clear aperture는 다음 표를 참조하시기 바랍니다.
렌즈의 모서리는 유리 재질로 외부 충격에 약합니다. 따라서 모서리를 보호하는 가장 보편화된 방법은 비스듬하게 가공해주는 것입니다. Bevel은 face width와 angle로 정의되며 모서리에 일정한 각도를 형성하여 충격을 분산시키는 역할을 합니다. 일반적인 형성 각도는 45°이며 렌즈의 직경에 따라 face width를 적용합니다. 직경이 0.1인치 이하 수준의 렌즈 또는 직경이 곡률 반경에 0.85를 곱한 값 이상인 렌즈와 같이 곡률 반경이 작은 렌즈는 별도의 Bevel처리를 하지 않습니다. 다음의 일반적인 기준의 face width를 참조해주시기 바랍니다.
Parallelism은 두개의 면이 서로 평행한 정도를 정의합니다. 윈도우 등 평평한 면이 품질의 중요 요소일 때 사용됩니다. 이러한 제품들은 면이 평평해야 distortion이 최소화되며 평평하지 않을 경우 품질이 저하됩니다. 일반적인 공차 범위는 5 arcminutes부터 수 arcseconds 단위로 표기되고 관리됩니다.
Refraction은 매질속에서 빛의 속도 대비 진공에서의 속도를 비율로 정의한 것입니다. 일반적인 유리의 refraction은 1.4부터 3.9사이입니다. 일반 Visible용 glass는 적외선용으로 최적화된 glass보다 낮은 Range에 있습니다. Glass의 Refraction는 표면의 power가 표면 곡률 반경과 표면 한쪽의 매질의 굴절률 차이 등 여러 factor를 통해서 도출 가능하므로 매우 중요한 광학적 특성입니다. Glass 제조업체에서 지정한 inhomogeneity 특성은 유리의 굴절률 편차와 관계가 있습니다. Inhomogeneity는 등급별로 지정되며 다음의 refraction 허용 편차를 참조하시기 바랍니다.
| Inhomogeneity 등급 | 최대 허용 굴절 |
|---|---|
| 0 | ± 50 x 10-6 |
| 1 | ± 20 x 10-6 |
| 2 | ± 5 x 10-6 |
| 3 | ± 2 x 10-6 |
| 4 | ± 1 x 10-6 |
| 5 | ± 0.5 x 10-6 |
LIDT는 광학 부품에서 레이저 시스템 및 응용을 위한 매우 중요한 Paramter입니다. 레이저 시장에서는 시스템을 설계하고 사용하며 레이저와 광학 제품이 상호 작용하여 코팅, 표면 소재의 변형 및 손상으로 광학 부품의 성능이 저하되어 과정에서 광학 부품이 견딜 수 있는 면적당 레이저의 출력으로 정의되었습니다. 광학 시스템을 설계할 때 LIDT의 지정된 값을 초과하지 않도록 충분하게 검토하여야 합니다.
Surface figure로도 불리는 surface flatness는 광학 부품들의 편차를 측정하는 표면 정밀도에 대한 규격입니다. 표면 정밀도의 비교 기준이 되는 Optical flat 미러를 사용해 측정합니다. 테스트 대상 렌즈의 평면을 optical flat으로 마주보도록 배치하여 이때 나타나는 무늬를 통해서 광학 부품의 평편도를 확인합니다. 일반적으로 광학 부품의 평편도는 Lamda(λ) 값으로 측정하는데 테스트 소스의 파장 배수에 해당합니다. ZENOPS의 표준 제품의 등급은 λ/4 초정밀 등급은 λ/20 수준으로 제작됩니다.
Surface finish는 Surface texture 또는 Surface roufgness 라고도 불리며 표면 마감은 중요한 품질의 기준이 될 수도 있습니다. 일반적으로 거친 표면보다는 매끄러운 표면이 내구성이 더 좋으며 거친 경우 열이 많이 발생하는 레이저 빔이 통과할 때 더 빨리 마모되는 경향이 있습니다. 일반적인 Surface finish 생산 공차는 표준 제품은 20Å RMS 주문형 고품질의 경우 5Å RMS까지도 규격화 되어 있습니다.