Sıvıları Şekillendirerek Yapılan Lensler

Araştırmacılar, toroid ve yonca şekilleri dahil olmak üzere çeşitli geometrilere ve 200 mm’ye kadar boyutların yanı sıra serbest biçimli yüzeylere sahip optik bileşenler yapmak için yeni yöntemlerini kullandılar. Lensler, eldeki en iyi cilalama teknolojilerine benzer yüzey kaliteleri sergilerken, daha hızlı ve daha basit siparişler verdi. Kredi: Technion – İsrail Teknoloji Enstitüsü

Serbest biçimli optik yapmak için ucuz ve hızlı yöntem, gözlüklerden teleskoplara kadar birçok uygulamada fayda sağlayabilir.

Araştırmacılar, sertleştirilebilir sıvı polimer hacmini şekillendirerek serbest biçimli optik bileşenler oluşturmanın bir yolunu geliştirdiler. Yeni yöntem, düzeltici lensler, artırılmış ve sanal gerçeklik, otonom araçlar, tıbbi görüntüleme ve astronomi gibi çeşitli uygulamalar için özelleştirilmiş optik bileşenlerin daha hızlı prototiplenmesini sağlamaya hazırlanıyor.

Gözlükler veya kameralar gibi yaygın cihazlar, küresel veya silindirik yüzeylere sahip optik bileşenler veya bu şekillerden hafif sapmalar olan lenslere dayanır. Bununla birlikte, karmaşık topografyalara sahip yüzeylerden daha gelişmiş optik işlevler elde edilebilir. Şu anda, bu tür serbest biçimli optikleri imal etmek, yüzeylerini mekanik olarak işlemek ve cilalamak için gereken özel ekipman nedeniyle çok zor ve pahalıdır.

Technion – İsrail Teknoloji Enstitüsü’nden araştırma ekibi lideri Moran Bercovici, “Serbest biçimli optikler yapma yaklaşımımız son derece pürüzsüz yüzeyler elde ediyor ve çoğu laboratuvarda bulunabilen temel ekipman kullanılarak uygulanabilir” dedi. “Bu, düşük kaynak ayarlarında bile teknolojiyi çok erişilebilir kılıyor.”

Serbest Biçimli Optik Bileşenler

Nanometre altı yüzey pürüzlülüğüne sahip serbest biçimli optik bileşenler, sıvı hacimleri şekillendirilerek dakikalar içinde üretilir. Kredi: Technion – İsrail Teknoloji Enstitüsü

İçinde OPTİKOptica Publishing Group’un yüksek etkili araştırma dergisi olan Bercovici ve meslektaşları, yeni tekniklerinin sadece dakikalar içinde nanometre altı yüzey pürüzlülüğüne sahip serbest biçimli bileşenler üretmek için kullanılabileceğini gösteriyor. 3D baskı gibi diğer prototipleme yöntemlerinden farklı olarak, üretilen bileşenin hacmi artsa bile üretim süresi kısa kalır.

Gazeteye katkıda bulunanlardan biri olan Omer Luria, “Şu anda optik mühendisleri özel olarak tasarlanmış serbest biçimli bileşenler için on binlerce dolar ödüyor ve bunların gelmesi için aylarca bekliyor” dedi. “Teknolojimiz, yeni optik tasarımların geliştirilmesini büyük ölçüde hızlandırabilecek karmaşık optik prototiplerin hem bekleme süresini hem de maliyetini önemli ölçüde azaltmaya hazır.”

Gözlüklerden karmaşık optiklere

Araştırmacılar, dünya çapında 2,5 milyar insanın düzeltici gözlüklere erişimi olmadığını öğrendikten sonra yeni yöntemi geliştirmeye karar verdiler. Yöntemi Bercovici’nin laboratuvarında ilk geliştiren Valeri Frumkin, “Mekanik işleme veya karmaşık ve pahalı altyapıya dayanmayan yüksek kaliteli optik bileşenleri üretmek için basit bir yöntem bulmak için yola çıktık” dedi. “Ardından çok daha karmaşık ve ilginç optik topografiler üretmek için yöntemimizi genişletebileceğimizi keşfettik.”

Bir sıvı polimeri kürleyerek optik yapımındaki başlıca zorluklardan biri, yaklaşık 2 milimetreden daha büyük optikler için, yerçekiminin yüzey kuvvetlerine hakim olması ve bu da sıvının bir su birikintisi halinde düzleşmesine neden olmasıdır. Bunun üstesinden gelmek için araştırmacılar, başka bir sıvıya batırılmış sıvı polimer kullanarak lens üretmenin bir yolunu geliştirdiler. Kaldırma kuvveti yerçekimine karşı koyar ve yüzey geriliminin baskın olmasına izin verir.

Yerçekimi resmin dışındayken, araştırmacılar lens sıvısının yüzey topografisini kontrol ederek pürüzsüz optik yüzeyler üretebilirler. Bu, lens sıvısının destekleyici bir çerçeveye enjekte edilmesini gerektirir, böylece lens sıvısı çerçevenin içini ıslatır ve ardından sabit bir konfigürasyona gevşer. Gerekli topografi elde edildikten sonra, fabrikasyon sürecini tamamlamak için lens sıvısı UV’ye maruz kalma veya diğer yöntemlerle katılaştırılabilir.

Araştırmacılar, basit küresel lensler yapmak için sıvı üretim yöntemini kullandıktan sonra, toroid ve yonca şekilleri dahil olmak üzere çeşitli geometrilere ve 200 mm’ye kadar boyutlara sahip optik bileşenlere geçtiler. Elde edilen lenslerin mevcut en iyi cilalama teknolojilerine benzer yüzey kaliteleri sergilediğini ve aynı zamanda daha hızlı ve daha basit bir şekilde üretildiğini gösteriyorlar. yayınlanan eserde OPTİK, destekleyici çerçevenin şeklini değiştirerek serbest biçimli yüzeyler oluşturma yöntemini daha da genişlettiler.

Sonsuz olasılıklar

Gazetenin baş yazarı Mor Elgarisi, “Yaklaşımımızı kullanarak üretilebilecek sonsuz sayıda olası optik topografi belirledik” dedi. “Yöntem, herhangi bir boyuttaki bileşenleri yapmak için kullanılabilir ve sıvı yüzeyler doğal olarak pürüzsüz olduğundan, herhangi bir cilalama gerekmez. Yaklaşım ayrıca katılaştırılabilen herhangi bir sıvıyla da uyumludur ve herhangi bir atık üretmeme avantajına sahiptir.”

Araştırmacılar, çeşitli optik topografilerin kesin ve tekrarlanabilir bir şekilde yapılabilmesi için üretim sürecini otomatikleştirmek için çalışıyorlar. Ayrıca, hangilerinin en iyi optik bileşenleri ürettiğini bulmak için çeşitli optik polimerlerle deneyler yapıyorlar.

Referans: M. Elgarisi, V. Frumkin, O. Luria, M. Bercovici, 18 Kasım 2021, “Flusidik şekillendirme ile serbest biçimli optik bileşenlerin imalatı”, OPTİK.
DOI: 10.1364 / OPTİKA.438763





#Sıvılardan #Karmaşık #Optik #Bileşenler #Üretme #Gözlük #Kamera #Teleskoplar #İçin