光學(xué)元件壓力加載
很多情況下，光學(xué)元件必須承受一定的壓力。一方面承受一定壓力的光學(xué)元件必須有足夠的厚度才不致于在加載壓力時(shí)發(fā)生破裂。另一方面，由于厚度增加會(huì)使光學(xué)元件的透射性能下降，光學(xué)元件成本增加。因此，出于光學(xué)性能和成本方面的考慮，最好是盡量減小其厚度。
下面列出的公式將介紹如何計(jì)算出承受一定壓力的光學(xué)元件所需的厚度。
在計(jì)算時(shí)，我們假設(shè)光學(xué)窗口邊緣由光學(xué)法蘭從下部支撐，上表面處于釋放狀態(tài)。這里沒(méi)有包括會(huì)影響某些特定應(yīng)用場(chǎng)合所需厚度的一些重要因素，比如：
安裝法蘭的大小 ; 由安裝或密封產(chǎn)生的應(yīng)力 ; 法蘭夾持應(yīng)力 ; 法蘭平整度 ; 熱膨脹應(yīng)力 ；振動(dòng)效應(yīng) ; 壓力循環(huán)或突增 ; 熱沖擊熱循環(huán) ; 安裝表面的硬度 ; 安裝表面的粗糙度 ；光學(xué)元件邊緣的粗糙度 ; 所要滿(mǎn)足的光學(xué)指標(biāo) 。
由于不可能把所有這些因素都包括在分析中，最常見(jiàn)的做法是在公式中加入“安全系數(shù)”，這將使計(jì)算厚度增加到足以應(yīng)付大多數(shù)應(yīng)用的程度。這將得出下列公式：
一圓形窗口，其最小厚度為：
T ：厚度（mm）；
R ：無(wú)支撐部分圓圈半徑（mm）；
P ：壓力（g/mm2）；
S ：安全系數(shù)，（安全系數(shù)4，通�？梢员ＷC大多數(shù)安全應(yīng)用）；
M ：斷裂模數(shù)，（g/mm2）。
二長(zhǎng)方形窗口，其最小厚度為
T ：厚度（mm）；
X ：無(wú)支撐長(zhǎng)度（mm）；
Y ：無(wú)支撐寬度（mm）；
P ：壓力（g/mm2）；
S ：安全系數(shù)，（安全系數(shù)4，通常可以保證大多數(shù)安全應(yīng)用）；
M ：斷裂模數(shù)，（g/mm2）。
單位換算：
1磅=0.4535924kg； 1英寸=25.4mm； 1磅/英寸2(psi)=0.703g/mm2
1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克/厘米2(kg/cm2)=0.0689巴(bar)=0.068大氣壓(atm);
1兆帕(MPa)=145磅/英寸2(psi)=10.2千克/厘米2(kg/cm2)=10巴(bar)=9.8大氣壓(atm)
常用材料的斷裂模數(shù)M值
硒化鋅：8000psi; 硫化鋅：15000psi；多光譜硫化鋅：10000psi；鍺：13500psi；砷化鎵：20000psi .
|
