Berita

Dibandingkan dengan banyak bentuk lensa optik lainnya, lensa bulan melengkung jarang ditawarkan sebagai produk jadi. Lensa tekuk bulan terutama digunakan untuk memfokuskan titik kecil atau aplikasi kolimasi, sedangkan lensa plano-cembung biasanya menawarkan rasio harga/kinerja yang unggul. Namun demikian, ada beberapa kasus di mana lensa bulan bengkok menawarkan kinerja yang jauh lebih unggul dengan harga yang sedikit lebih tinggi.

Penyimpangan bola

Karena sifat lensa yang bulat, penyimpangan bola menghasilkan sinar sejajar dari sumbu optik pada jarak yang berbeda tanpa berpotongan pada titik yang sama (Gambar 1). Meskipun beberapa lensa dapat digunakan untuk mengoreksi aberasi sferis, untuk banyak sistem inframerah yang biaya materialnya jauh lebih tinggi dibandingkan material tampak, sebaiknya jumlah lensa diminimalkan. Daripada menggunakan banyak lensa, aberasi sferis pada satu lensa dapat diminimalkan dengan membentuk lensa ke bentuk optimal.

Gambar 1: Penyimpangan bola

Untuk indeks bias tetap dan ketebalan lensa, terdapat kombinasi jari-jari yang jumlahnya tak terhingga, yang dapat digunakan untuk membuat lensa dengan panjang fokus tertentu. Kombinasi jari-jari ini menghasilkan bentuk lensa yang berbeda, yang secara langsung mengakibatkan aberasi sferis dan koma akibat kelengkungan cahaya saat melewati lensa.

Bentuk lensa dapat digambarkan dengan faktor bentuk Coddington C (Persamaan 1 dan Gambar 2).

Gambar 2: Faktor bentuk Coddington untuk konfigurasi lensa yang berbeda

Dengan menggunakan persamaan aberasi lensa tipis (menggunakan benda pada jarak tak terhingga dan posisi lensa berhenti), kita dapat memperoleh kondisi yang menghasilkan aberasi bola minimum (Persamaan 2).

Dengan asumsi bahwa panjang gelombang konstan dapat dipertahankan, hubungan antara eksponen dan faktor bentuk yang menghasilkan penyimpangan bola minimum dapat divisualisasikan (Gbr. 3).

Gambar 3: Faktor bentuk optimal sebagai fungsi indeks bias

Manfaat desain bulan melengkung

Saat bekerja di lingkungan yang terlihat, indeks kaca biasanya antara 1.5 dan 1.7 dan bentuk aberasi bola minimum hampir cembung datar. Namun, dalam lingkungan inframerah, bahan dengan indeks lebih tinggi seperti germanium sering digunakan. Germanium, dengan spesifikasi 4.0, menawarkan manfaat besar dari desain lensa bulan bengkok dengan sangat mengurangi aberasi bola.

Penyimpangan bola minimal terjadi ketika cahaya dibelokkan secara seragam pada kedua antarmuka. Meskipun permukaan pertama lensa bulan germanium akan membelokkan cahaya sedikit lebih banyak dibandingkan lensa PCX serupa, permukaan kedua lensa PCX akan menyebabkan cahaya lebih membelok, sehingga menghasilkan peningkatan aberasi bola secara keseluruhan.

Seperti ditunjukkan dalam Gambar 4, yang membandingkan kinerja lensa PCX germanium 25 x 25 mm dengan lensa tekuk bulan germanium 25 x 25 mm, mudah untuk melihat bagaimana lensa PCX membelokkan cahaya secara lebih signifikan dibandingkan dengan permukaan. lensa dibandingkan dengan lensa lentur bulan. Peningkatan kelengkungan menghasilkan peningkatan aberasi bola. Lensa bulan bengkok germanium menunjukkan penurunan ukuran titik secara dramatis, sehingga lebih cocok untuk aplikasi inframerah yang menuntut.

Gambar 4x: Diagram lensa germanium PCX 25 x 25 mm VS Lensa bulan lengkung germanium 25 x 25 mm

Meskipun lensa bulan bengkok masih dapat memberikan performa lebih tinggi dalam cahaya tampak, biasanya keuntungan yang diperoleh tidak cukup untuk mengimbangi peningkatan biaya produksi. Gambar 1 menunjukkan perbandingan performa lensa PCX kalsium fluorida (CaF25) 50 x 2 mm dengan lensa bulan bengkok pada aplikasi spektral tampak dan lensa PCX germanium (Ge) 25 x 50 mm dengan lensa bulan bengkok pada aplikasi inframerah . Ukuran titik lensa germanium sangat berkurang bila menggunakan bentuk bulan melengkung.

Tabel 1: Perbandingan ukuran titik antara lensa bulan plano-cembung dan melengkung untuk aplikasi tampak dan inframerah

Meskipun lensa bulan bengkok tidak memberikan manfaat di semua aplikasi, lensa ini dapat memberikan keunggulan biaya dan kinerja yang signifikan untuk banyak aplikasi inframerah, termasuk spektroskopi.