Faktorer man må vurdere etter en levedyktig Optical System Design

Optiske systemer er i sykehus, satellitter og mobiltelefonen din. Du sannsynligvis møte dusinvis av optiske systemer i det daglige liv: fra skjermen på datamaskinen, til reflektoren på kjøkkenet lampen, til kikkhullet i døren. Disse systemene har svært lite til felles, men det er et felles sett med bekymring som må tas opp i utformingen av hver levedyktig optisk system.

Definer Krav

Den første jobben med en optiske systemer ingeniør er å definere systemkrav. Dette er det viktigste steget; kutte hjørner her vil hjemsøke deg senere. Kravene vil få raffinert og modifisert som design utvikler seg. Definere kravene grundig så snart som mulig.

For eksempel ta den døren kikkhull. Du kan si at kravet er å tillate folk inne å se folk utenfor døren. Men så en glassdør ville være den enkleste løsningen. Så det virkelige første kravet ville være noe sånt som "tillate folk inne i en dør for å identifisere hvem som helst innen 6 fot av deres inngangsdør uten at personen utenfor for å se inni."

begrensninger

Identifisere begrensninger er en forlengelse av definere kravene. For eksempel vil kikkhullet har en begrensning som "systemet må være liten nok til ikke å kompromittere strukturelle integriteten eller brann barriere av døren." Hver optiske systemet har ett overordnet begrensning: kostnad. Selv de mest kostbare systemer har en kostnad begrensning et sted.

De krav og begrensninger starter som ideer som den optiske systemer ingeniør settes til tall. Så kravene til døren kikkhull kan være noe sånt som: "en passiv imaging system følsom nok til å gi høy kontrast under lett fra et tak ligaen, veier mindre enn seks unser med et sirkulært synsfelt på 80 grader, med et samlet system lengde av to inches, en diameter på en halv tomme, og vinkeloppløsning på en halv grad. "

gjennomstrømming

En av de primære bekymring for systemdesign er den optiske gjennomstrømming. Det er teoretisk mulig å lage et optisk system med meget gode avbildningsegenskaper, for eksempel, men en som ikke leverer tilstrekkelig lys til øyet, film eller annen detektor. Hvor mye lys vil være til stede i de forholdene som systemet skal fungere? Hvor mye av dette vil optikken samle? Hvor mye vil gjøre det hele veien til detektoren og blir oversatt til et brukbart signal? Gjennomstrømning vil bestemme diameteren av optikk, følsomheten av detektoren, antall optiske overflater og belegget på de optiske overflater.

Modulation Transfer Function

Modulasjonen overføringsfunksjonen, eller MTF, av et optisk system er et mål på hvor godt det overfører informasjon fra systemet til utenfor systemet, eller vice versa. Det varierer med romlig frekvens; det vil si, det varierer avhengig av hvor fin detalj er. For eksempel, hvis du ser på et felt av korn fra en avstand, vil du se grønne planter børstet med puffs av gull. Når du kommer nærmere kan du se gull skyldes en dusk som stikker ut fra toppen av anlegget; enda nærmere, og du ser dusken består av individuelle grainlike pods, og enda nærmere ser du den lille pollen på overflaten av pods. Du kan ikke se detaljer når du er langt borte fordi øyet ikke har en MTF høyt nok på den fine romlig skala. Etter hvert som du kommer nærmere, detaljene vises større, og de faller innenfor god MTF-regionen i øyet.

Enten sveising av metall med laser eller bilde detaljer om en fjern galakse, er MTF viktig. MTF påvirkes av størrelsen av optikken, overflatekvaliteten av linser og speil, størrelsen av bildeelementene på detektoren, gjennomstrømningen - og mer.

Skrape overflaten

Optiske systemer ingeniører tilbringe sine karrierer forbedre sine kunnskaper og evne. Det finnes dusinvis av andre bekymringer: hva bølgelengde vil systemet bruk og hvor godt blir de forskjellige bølgelengder som sendes gjennom systemet? Er polarisering viktig for dette programmet, og hvordan vil det bli påvirket? Hvordan vil systemet bli testet for å sjekke om dette fungerer? Hvor godt vil systemet fungere fem år fra nå, og hvordan kan noen spå det? Vil lyset være så lys det kan skade systemet? Er systemet går inn i et miljø som vil gjøre det dårligere, og hvordan? Selv om dette sammendraget gir deg en idé om hva jobben innebærer, tar det mange år å bli en kompetent optiske systemer designer.