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Résumé complet des types de prismes optiques (Partie 2)

2. Résumé des prismes optiques courants
2.1 Prism Bauernfeind
Dans ce type de prisme, le faisceau lumineux entre perpendiculairement à une surface, est réfléchi deux fois à l'intérieur du prisme et sort perpendiculairement d'une autre surface. Il existe deux modes d'utilisation : utilisation directe et utilisation inverse. Dans l'utilisation directe, la lumière entre par la surface inclinée et sort par la surface courte. Dans l'utilisation inverse, la lumière entre par la surface courte et sort par la surface inclinée.
La caractéristique de ce type de prisme est que l'angle δ entre la lumière sortante et le faisceau incident est égal à l'angle de base α du prisme, et l'autre angle de base β du prisme est la moitié de α. En utilisant ce type de prisme, le faisceau incident peut être dévié par des angles de 30°, 45° ou 60°. Étant donné qu'il y a deux réflexions à l'intérieur du prisme, il faut prêter attention à la perte d'énergie du faisceau lumineux. Si nécessaire, un revêtement réfléchissant doit être appliqué sur les surfaces réfléchissantes.
2.2 Prisme 90°-Bauernfeind
Lorsque le faisceau lumineux entre par la surface courte, et que l'angle d'incidence ainsi que l'angle de base du prisme sont de 45 degrés, le faisceau sortant sera émis dans une direction perpendiculaire au faisceau incident. À ce stade, le faisceau sortant ne sera pas perpendiculaire à la surface de sortie.
La caractéristique de ce type de prisme est que tant que le faisceau lumineux subit deux réflexions à l'intérieur, le faisceau sortant restera perpendiculaire au faisceau incident, même s'il y a un léger changement dans l'angle d'incidence. Il est important de noter que, puisque les faisceaux incident et sortant ne sont pas perpendiculaires aux surfaces d'entrée et de sortie, ce type de prisme peut introduire certaines aberrations et dispersions lors de son utilisation.
2.3 Dove Prism
La section transversale d'un prisme Dove est trapézoïdale. Le faisceau lumineux entre par la surface inclinée d'un côté du trapèze, est réfléchi une fois à l'intérieur du prisme, et sort par la surface inclinée de l'autre côté.
Une image droite est inversée de 180 degrés après être passée à travers le prisme de Dove. Par conséquent, le prisme de Dove est couramment utilisé comme un rotateur d'image. Étant donné que l'angle d'incidence n'est pas perpendiculaire à la surface d'entrée, lorsque le prisme de Dove est déplié le long de la surface réfléchissante, il se comporte comme une plaque parallèle inclinée. Le faisceau lumineux subit une dispersion à l'intérieur du prisme, et différentes couleurs de lumière émergeront en parallèle à l'extrémité de sortie.
2.4 Prisme de Wollaston
Dans le prisme de Wollaston, le faisceau lumineux entre perpendiculairement à la surface d'incidence, est réfléchi deux fois et sort perpendiculairement à la surface de sortie. L'angle de déviation entre le faisceau sortant et le faisceau incident est de 90 degrés.
La différence avec le pentaprisme est que le faisceau lumineux à l'intérieur du prisme de Wollaston subit une réflexion interne totale, permettant une réflexion totale sans avoir besoin de revêtements supplémentaires sur la surface du prisme. En pratique, deux prismes d'Amici peuvent être cimentés ensemble pour former un prisme de Wollaston, comme le montre le diagramme à droite ci-dessus. L'angle de base du prisme d'Amici est de 67,5 degrés.
En plus des deux réflexions mentionnées ci-dessus, lorsque la hauteur du faisceau incident est augmentée, le faisceau peut subir quatre réflexions à l'intérieur du prisme de Wollaston et sortir perpendiculairement à la surface de sortie, avec un angle de déviation de 90 degrés.
2.5 Prisme Sprenger–Leman
Ce prisme est nommé d'après son inventeur. Après que le faisceau lumineux entre perpendiculairement à la surface, il subit trois réflexions à l'intérieur du prisme et sort dans la direction d'origine. La direction de sortie est perpendiculaire à la surface de sortie, avec un décalage longitudinal par rapport au faisceau incident.
L'angle aigu au point où la lumière entre dans le prisme est de 30 degrés. Dans ce cas, la distance de déplacement v du faisceau lumineux est deux fois le diamètre du faisceau D.
2.6 Prisme Huet
Dans le prisme Huet, le faisceau lumineux entre toujours perpendiculairement à la surface d'incidence et sort perpendiculairement à la surface de sortie, le faisceau sortant étant aligné dans la même direction que le faisceau entrant. La lumière subit cinq réflexions à l'intérieur du prisme, permettant un plus grand déplacement du faisceau lumineux.
2.7 Prisme à coin cube
Le prisme à coin cube, également connu sous le nom de rétro-réflecteur, se compose de trois surfaces perpendiculaires à angle droit, ressemblant à un coin découpé dans un cube. Il permet à un faisceau lumineux entrant d'être réfléchi trois fois à l'intérieur du prisme puis de sortir dans la direction exactement opposée au faisceau entrant, déviant ainsi efficacement la lumière de 180 degrés. Les réflexions à l'intérieur du prisme sont des réflexions internes totales, entraînant aucune perte d'énergie. L'apparence physique du prisme à coin cube est montrée dans le diagramme ci-dessous. Il est couramment utilisé dans des domaines tels que la télémétrie laser et la projection.
2.8 Prisme de Déviation Constante
En choisissant une direction d'incident appropriée, un prisme régulier à trois faces peut fournir un angle de déviation de faisceau constant. Ci-dessous un exemple de prisme à déviation constante :
Dans le prisme montré ci-dessus, les angles entre le côté long et les deux côtés courts sont α-β et α+β, respectivement. Lorsque le faisceau lumineux entre par le côté court à un angle de α-β, l'angle de déviation δ entre le faisceau sortant et le faisceau incident est indépendant de l'angle d'incidence et reste constant à 180°-2α. Cependant, ni la lumière incidente ni la lumière sortante ne sont perpendiculaires à la surface d'entrée ou de sortie. Des exemples de ce type de prisme incluent le prisme d'Abbe et le prisme Pellin-Broca.
2.9 Prisme de Littrow
En tant que cas particulier du prisme à déviation constante, le prisme de Littrow peut renvoyer le faisceau incident le long de son chemin d'origine, exhibant des propriétés d'autocollimation. Le chemin optique est montré dans le diagramme ci-dessous :
2.10 Prisme en coin
Un prisme en coin est un élément prismatique avec un angle de coin spécifique, étant épais à une extrémité et fin à l'autre, comme le montre le diagramme ci-dessous.
En utilisant un prisme en coin, le faisceau de lumière transmis peut être dévié dans une direction. Une autre application courante du prisme en coin est la séparation des faisceaux. Lorsqu'un faisceau de lumière passe à travers un prisme en coin, il est divisé en deux faisceaux : l'un est réfléchi et l'autre est transmis. L'angle de séparation des faisceaux peut être contrôlé en ajustant l'angle du prisme ou en changeant l'indice de réfraction du matériau utilisé pour fabriquer le prisme, ce qui rend les prismes en coin largement utilisés dans les systèmes laser.
3. Conclusion
Dans cet article, s'appuyant sur le précédent, nous avons résumé et introduit les structures de dix prismes optiques supplémentaires, y compris le prisme Bauernfeind, le prisme Dove et le prisme à coin, entre autres. Il est recommandé aux lecteurs d'enregistrer cet article afin qu'ils puissent s'y référer pour des informations ciblées lorsqu'ils rencontrent ces prismes dans leur travail. Il convient de noter que les prismes présentés ci-dessus sont tous des prismes à élément unique. Dans le prochain article, nous discuterons des prismes intégrés composés de deux prismes ou plus, qui ont également de nombreuses applications dans les systèmes optiques. Restez à l'écoute !
Tommy