Os prismas óticos são componentes óticos de precisão que controlam a direção, a orientação ou a composição espectral da luz através da refração, da reflexão interna ou de superfícies revestidas. Nos sistemas de defesa, são utilizados em aplicações de imagem, observação, deteção eletro-óptica, ótica de infravermelhos, conjuntos de laser, telémetros, instrumentos de navegação e arquiteturas compactas de encaminhamento de feixes.
Esta página apresenta fornecedores de prismas óticos que oferecem prismas de ângulo reto, de telhado, de Porro, penta, Dove, em cunha, divisores de feixe, dispersivos e de cubo de canto.
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Ótica de imagem térmica: impulsionando a excelência dos sistemas EO de defesa
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Um prisma ótico é um componente ótico transparente com múltiplas superfícies planas dispostas em ângulos definidos para controlar a direção, a orientação ou a composição espectral da luz. Dependendo da sua geometria e do material de que é constituído, um prisma pode redirecionar um feixe através da refração, da reflexão interna total ou de superfícies refletoras revestidas, enquanto outras configurações podem rodar ou inverter uma imagem, separar comprimentos de onda, dividir um caminho ótico ou devolver a luz para a sua fonte.
Prismas óticos da Torrent Photonics
Nos sistemas óticos de defesa, os prismas óticos de precisão são utilizados em equipamento de observação, sensores eletro-ópticos, sistemas de imagem por infravermelhos, miras de armas, telémetros, conjuntos de laser e instrumentos de navegação. A geometria do prisma necessária, o vidro ótico ou material cristalino, a qualidade da superfície, a tolerância angular e os revestimentos são selecionados de acordo com fatores como o comprimento de onda de funcionamento, o percurso do feixe, os requisitos da imagem, o espaço disponível e as condições ambientais do sistema.
Os prismas podem redirecionar a luz através de ângulos controlados com precisão, permitindo aos projetistas dobrar um percurso ótico sem depender inteiramente de espelhos montados separadamente. Os prismas óticos de ângulo reto, os prismas óticos pentagonais, os prismas óticos romboidais e configurações semelhantes podem, assim, encaminhar a luz entre lentes, detetores, oculares e outros componentes, contribuindo simultaneamente para manter uma disposição mecânica compacta.
Os conjuntos de prismas são amplamente utilizados para controlar a orientação da imagem em sistemas visuais e de imagem, com diferentes geometrias que proporcionam inversão, reversão, rotação ou endireitamento da imagem, conforme necessário. As configurações de prismas Porro, de telhado, Amici, Schmidt-Pechan de telhado, Abbe-Koenig e Dove para rotação de imagem são particularmente úteis em ótica binocular, periscópios, lunetas e outros instrumentos de visualização direta, nos quais a imagem deve chegar ao observador na orientação correta.
Um prisma divisor de feixe divide a luz incidente entre dois ou mais caminhos óticos, utilizando normalmente um revestimento parcialmente refletor aplicado numa interface interna. Os designs incluem prismas divisores de feixe dicróicos e divisores de feixe em cubo não polarizantes, enquanto os conjuntos de prismas dicróicos e tricróicos podem separar ou combinar diferentes bandas espectrais para imagiologia multicanal, deteção e outros sistemas óticos seletivos em termos de comprimento de onda.
Os prismas dispersivos separam a luz porque o índice de refracção de um material ótico varia com o comprimento de onda, fazendo com que diferentes comprimentos de onda saiam do prisma em ângulos diferentes. Os designs de prismas equiláteros, de dispersão de Littrow e de Pellin-Broca podem, por conseguinte, ser utilizados sempre que seja necessária a separação espectral ou a seleção de comprimentos de onda, sendo a separação angular resultante determinada tanto pela dispersão do material como pela geometria do prisma.
Um prisma laser pode desviar, dobrar, dividir ou refletir um feixe laser no interior de um conjunto ótico, proporcionando um encaminhamento controlado do feixe em equipamentos de telemetria, designação, alinhamento, calibração e deteção. As configurações de cubo de canto também podem funcionar como retrorrefletores de laser, uma vez que as suas três faces refletoras, mutuamente perpendiculares, devolvem a luz incidente aproximadamente na direção da sua fonte, numa gama de ângulos de incidência.
Os prismas podem incorporar várias funções óticas num volume relativamente pequeno, tornando-os úteis em situações em que os percursos dos feixes têm de ser encaminhados através de caixas com espaço muito limitado. Os microprismas óticos e os conjuntos de prismas compactos podem redirecionar a luz em espaços limitados, enquanto os componentes multifuncionais podem combinar reflexão, divisão de feixes, orientação de imagem ou separação espectral no mesmo conjunto.
A geometria do prisma ótico determina a forma como a luz se propaga através do componente e, por conseguinte, influencia quais os designs mais adequados para aplicações específicas de imagem, laser, observação ou deteção.
| Tipo de Prisma | Geometria | Função Ótica Principal | Aplicações típicas no domínio da defesa |
| Prisma de ângulo reto | Triangular, 45°-45°-90° | Proporciona um desvio do feixe de 90° ou uma reflexão de 180°, dependendo da forma como o prisma é utilizado. | Sistemas de imagem, ótica a laser e conjuntos compactos de desvio de feixe. |
| Prisma equilátero | Três ângulos de 60° | Separa os comprimentos de onda através da dispersão espectral. | Espectrómetros e sistemas de sensores sensíveis ao comprimento de onda. |
| Prisma de Dove | Forma de ângulo reto truncada | Rota uma imagem de acordo com a orientação angular do prisma. | Sistemas de rastreio ótico e de orientação de imagens. |
| Prisma de Porro | Prisma refletor de ângulo reto | Combina a inversão da imagem com a dobragem do caminho ótico. | Ótica binocular e de observação. |
| Prisma de telhado | Duas superfícies refletoras em telhado que se cruzam | Permite a inversão da imagem ao mesmo tempo que dobra o percurso do feixe. | Sistemas compactos de mira e observação. |
| Prisma pentagonal | Prisma de cinco faces | Proporciona um desvio fixo do feixe de 90°. | Sistemas de alinhamento, mira e metrologia. |
| Prisma meio-penta | Geometria penta reduzida | Proporciona um desvio do feixe numa geometria mais compacta. | Conjuntos óticos para espaços restritos. |
| Prisma de Schmidt | Prisma de reflexão múltipla | Combina a dobragem do feixe com a orientação da imagem. | Ótica compacta de imagem e observação. |
| Prisma de Pechan | Prisma compacto de reflexão múltipla | Controla a orientação da imagem em conjuntos de prismas compactos. | Sistemas de visualização e de imagem com comprimento de percurso ótico limitado. |
| Prisma Schmidt-Pechan | Conjunto de prismas emparelhados | Erige uma imagem num percurso ótico relativamente curto. | Binóculos, telescópios e sistemas de observação. |
| Prisma de Amici | Configuração de prisma em telhado | Proporciona a ereção e a orientação da imagem. | Ótica de visualização direta e de mira. |
| Prisma romboidal | Geometria em paralelogramo | Produz o deslocamento paralelo de um feixe sem alterar substancialmente a sua direção. | Encaminhamento do feixe e alinhamento ótico. |
| Prisma em cunha | Pequena diferença angular entre as faces | Proporciona um desvio angular preciso de um feixe ótico. | Sistemas de alinhamento e orientação do feixe. |
| Prisma de canto | Três faces refletoras mutuamente perpendiculares | Refleti a luz incidente aproximadamente na direção da sua fonte através da retrorreflexão. | Sistemas de medição de distâncias a laser, de seguimento e de alinhamento. |
O material utilizado num prisma ótico influencia a sua gama de transmissão, dispersão, índice de refração, durabilidade ambiental, comportamento térmico e compatibilidade com revestimentos óticos; por isso, a seleção do material deve ser considerada em conjunto com a geometria do prisma e a banda espectral pretendida.
Outros materiais para prismas incluem quartzo, silício, sulfureto de zinco e uma variedade de vidros e cristais óticos adicionais. O material mais adequado depende, portanto, da banda de comprimentos de onda necessária, das características de transmissão, das condições ambientais e da compatibilidade com a geometria e os revestimentos do prisma selecionado.
Os prismas óticos são utilizados em conjuntos visuais e de imagem, uma vez que permitem dobrar percursos óticos relativamente longos em caixas compactas, mantendo ou corrigindo simultaneamente a orientação da imagem necessária. Os sistemas de prismas óticos do tipo Porro e de telhado são comuns em óticas do tipo binóculo, enquanto os prismas de periscópio, os prismas de mira, os prismas de mira telescópica e configurações relacionadas podem redirecionar e endireitar imagens em equipamentos de observação, mira e controlo de fogo.
Os sistemas eletro-ópticos utilizam prismas para encaminhar a luz entre a ótica objetiva, os filtros, os detetores e múltiplos canais de sensores, frequentemente no âmbito de conjuntos de dimensões reduzidas. Os componentes de vidro e sílica fundida estão frequentemente associados a sistemas no visível e no infravermelho próximo, enquanto um prisma de infravermelho (IR) fabricado a partir de materiais como germânio, ZnSe, silício ou outros meios transmissores de infravermelho pode suportar o infravermelho de onda curta (SWIR), infravermelho de onda média (MWIR) ou arquiteturas óticas de comprimento de onda mais longo, nos casos em que o material escolhido proporciona uma transmissão adequada.
Os prismasóticos a laser proporcionam a dobragem, o desvio, a divisão e o alinhamento controlados do feixe em telémetros, designadores de alvo, iluminadores e outros equipamentos eletro-ópticos. Os designs de prismas divisores de feixe, dicróicos e retrorrefletores de cubo de canto podem distribuir a energia do laser entre diferentes canais óticos, separar comprimentos de onda selecionados ou proporcionar percursos de retorno controlados para funções de telemetria e alinhamento.
Os prismas são também incorporados em equipamentos de rastreamento ótico, navegação, medição e referência, nos quais é necessário um encaminhamento preciso do feixe ou um desvio angular controlado. As geometrias de precisão dos prismas permitem estabelecer eixos óticos definidos, enquanto os prismas de cubo de canto e outros refletores prismáticos proporcionam retrorreflexão para sistemas de rastreamento e medição a laser; além disso, conjuntos compactos de prismas podem suportar arquiteturas óticas de referência e deteção em que o espaço e o alinhamento são rigorosamente controlados.
Várias funções desempenhadas pelos prismas também podem ser alcançadas utilizando outros componentes óticos, embora o comportamento ótico resultante, o encapsulamento, os requisitos de alinhamento e as considerações de fabrico possam diferir significativamente.
A abordagem mais adequada depende de fatores que incluem o comprimento de onda de funcionamento, a qualidade do feixe exigida, o volume disponível do sistema, a sensibilidade ao alinhamento, as condições ambientais e se funções como a orientação da imagem ou a separação espectral são também necessárias.
Os avanços na fabricação ótica, nos materiais, nos revestimentos e na integração de sistemas continuam a expandir as opções de projeto disponíveis para fabricantes e fornecedores de prismas óticos personalizados.
Em conjunto, estes desenvolvimentos permitem que os projetos de prismas óticos personalizados combinem múltiplas funções óticas, ao mesmo tempo que respondem a restrições exigentes em termos de dimensão, peso, alinhamento, cobertura de comprimento de onda e desempenho global do sistema.
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