Kako izbrati lečo iz kremenčevega dioksida za laserske sisteme 355 nm, 532 nm in 1064 nm

Izbira prave leče iz kremenčevega dioksida za laserski sistem zahteva več kot le ujemanje premera in goriščne razdalje. Od 355 nm UV do 532 nm zelenih in 1064 nm blizu-IR laserjev, lahko razlike v kakovosti materiala, prevleki AR, laser-povzročenem pragu poškodb (LIDT) in kakovosti površine neposredno vplivajo na optično zmogljivost in zanesljivost. V tem priročniku so razložene ključne specifikacije, ki bi jih morali inženirji in kupci OEM upoštevati pri izbiri ali prilagajanju leč iz taljenega silicijevega dioksida za različne valovne dolžine laserja in pogoje delovanja.

Izbira zanesljivegaleča iz taljenega silicijevega dioksidaza laserske sisteme nikoli ne gre samo za ujemanje vrednosti premera in goriščne razdalje. Mnogi kupci in inženirji to spregledajo355nm UV laserske leče, 532nm zelene laserske leče, in1064nm infrardeče laserske lečezahtevajo popolnoma prilagojene razrede materialov, proti-odbojne premaze in standarde kakovosti površin za zagotavljanje stabilnega delovanja laserja.

Pri visoko{0}}zmogljivih in impulznih laserskih nastavitvah so tehnični indikatorji, kot jeLaser{0}}Prag povzročene poškodbe (LIDT), dejanska velikost žarka, trajanje impulza in obstojnost prevleke neposredno določajo življenjsko dobo leče in doslednost obdelave. Za proizvajalce OEM laserjev, sistemske integratorje in optične inženirje je najbolj zanesljivo načelo izbire preprosto:uskladite vse specifikacije leč iz taljenega silicijevega dioksida z vašimi dejanskimi delovnimi pogoji laserja, ne le z mehanskimi dimenzijami.

Ta praktični vodnik za nakup razčlenjuje kritična merila za določanje355nm, 532nm in 1064nm laserske leče iz kremenčevega dioksida, ki zajema razvrščanje substrata, izbiro-specifičnega AR premaza za valovno dolžino, vrednotenje LIDT, standarde površinske obdelave, tipe geometrije leč in celoten seznam parametrov, potrebnih za natančno navajanje leč po meri.

Globalna optična naročila pogosto mešajo izraze, kot sokvarčna leča, leča iz taljenega kremena, leča iz taljenega silicijevega dioksida in leča iz taljenega silicijevega dioksida z UV žarki. Čeprav ta imena zvenijo podobno, soni zamenljiv za natančne laserske aplikacije. Navedba samo "kvarčne leče" v vašem RFQ bo zlahka povzročila neusklajeno kakovost substrata in nezadovoljivo lasersko odpornost.

Laser{0}}staljen silicijev dioksidje postal glavni substrat za industrijsko lasersko optiko zaradi svojega širokega spektralnega razpona prenosa, ultra-nizkega koeficienta toplotnega raztezanja in odlične toplotne stabilnosti. Dosledno deluje v UV, vidnem in bližnjem-infrardečem laserskem pasu, zaradi česar je idealen za dolgo{3}}ciklično industrijsko lasersko obdelavo.

Posebej za355n UV laserske aplikacije, UV{0}}staljen silicijev dioksidje obvezno. Absorpcija nečistoč in slaba čistost materiala bosta resno zmanjšala prepustnost UV-žarkov, povzročila postopno degradacijo leče in ogrozila natančnost UV-mikroobdelave, obdelave polprevodnikov in UV-laserskega označevanja.

Osnovno pravilo pri nabavi laserskih leč:vedno določite valovno dolžino laserja in delovne parametre namesto splošnih zahtev za "kvarčno lečo"., tako da lahko proizvajalci izberejo pravilno stopnjo taljenega silicijevega dioksida za vašo aplikacijo.

Enak premer leče in goriščna razdalja ne pomenita univerzalne združljivosti. Vsaka laserska valovna dolžina zahteva ekskluzivne standarde substrata, zasnove premazov AR, tolerance kakovosti površine in ravni LIDT za odpornost proti poškodbam laserja in ohranjanje stabilne kakovosti žarka.

Za lasersko opremo- z eno valovno dolžinovalovne dolžine-laserske-prevleke ARvedno prekaša običajne širokopasovne premaze, ki zagotavljajo nižji površinski odboj, večji izkoristek svetlobe in boljšo toplotno stabilnost pri dolgotrajnem-delovanju laserja.

Kljub temu pa se učinkovitost premaza za visoko{0}}zmogljive laserske scenarije ne more zanašati samo na spektralne podatke. Formula nanosa, postopek vakuumskega nanašanja, raven pred-čiščenja substrata in dejanski pogoji laserskega impulza določajo končniodpornost proti laserskim poškodbamin celotno življenjsko dobo leč.

355n laserski sistemi postavljajo visoke zahteve za optične komponente, ker je UV učinkovitost lahko občutljiva na čistost podlage, stanje površine, kontaminacijo in kakovost prevleke.

Pri določanju a355nm leča iz taljenega silicijevega dioksida, upoštevajte naslednje dejavnike.

1. Izberite ustrezen UV-Staljeni silicijev dioksid

UV{0}}staljeni silicijev dioksid se pogosto uporablja za 355 nm lasersko optiko zaradi njegove ugodne UV-prepustnosti in toplotnih lastnosti.

Namesto da preprosto navedete "staljeni silicijev dioksid", potrdite zahtevani razred materiala pri proizvajalcu optike, zlasti za natančne UV-sisteme ali aplikacije z zahtevnimi zahtevami glede prenosa in-odpornosti na poškodbe.

2. Določite 355nm AR premaz

Vsaka neprevlečena optična površina povzroča izgube zaradi refleksije. V laserskem sistemu lahko te izgube zmanjšajo optično učinkovitost in lahko prispevajo tudi k neželenim odbojem in razpršeni svetlobi.

Za sistem, ki deluje posebej pri 355 nm, je mogoče določiti laser-linijski AR premaz, optimiziran okoli 355 nm, da se zmanjša površinski odboj.

Ko zahtevate prevleko, je koristno določiti ne le središčno valovno dolžino, temveč tudi zahtevani vpadni kot in delovno okolje, če se razlikujejo od standardnih pogojev.

3. Ocenite LIDT z uporabo dejanskih laserskih pogojev

Pri impulznih UV-laserjih je lahko LIDT pomemben dejavnik pri določanju, ali je optika primerna za uporabo.

Navedene vrednosti v J/cm² nikoli ne primerjajte brez upoštevanja povezanih preskusnih pogojev.

Ustrezni parametri vključujejo:

• Valovna dolžina
• Trajanje impulza
• Pulzna energija
• Stopnja ponavljanja
• Premer žarka
• Profil žarka
• Preskusna metoda

Na primer, vrednosti LIDT, izmerjene pod nanosekundnimi impulzi, ni mogoče samodejno uporabiti za napoved delovanja v pikosekundnih ali femtosekundnih pogojih.

Ko zahtevate lasersko lečo po meri 355 nm, navedite dejanske laserske parametre, kadar koli je to mogoče.

4. Izberite kakovost površine glede na aplikacijo

Specifikacije-kopanja prask, kot je40-20, 20-10 in 10-5opiše dopustne kozmetične napake na optični površini.

Strožja specifikacija ni samodejno boljša za vsak laserski sistem.

Za veliko natančnih laserskih aplikacij se lahko 20-10 šteje za izhodišče, medtem ko se lahko določijo 10-5 ali strožje zahteve za optične sisteme, ki so posebej občutljivi na razprševanje ali površinske napake.

Ustrezna specifikacija je odvisna od pogojev laserja, optične zasnove in zahtev glede zmogljivosti sistema.

Pre-navedba kakovosti površine lahko poveča proizvodne stroške, ne da bi zagotovila pomembno izboljšavo končnega sistema.

532nm laserji se običajno generirajo s podvajanjem frekvence in se uporabljajo v aplikacijah, ki segajo od optičnih instrumentov do natančne laserske obdelave.

Ena pogosta napaka pri nabavi je domneva, da bosta dve 532nm leči z enakim premerom in goriščno razdaljo delovali enako.

Morda ne bodo.

Na primer, ena leča lahko uporablja splošno širokopasovno AR prevleko, namenjeno zmerni optični moči, druga pa lahko uporablja prevleko, ki je posebej zasnovana in primerna za impulzno 532nm lasersko uporabo.

Preden izberete a532nm laserska leča iz taljenega silicijevega dioksida, potrdi:

• CW ali impulzno delovanje
• Povprečna moč
• Pulzna energija
• Trajanje impulza
• Stopnja ponavljanja
• Premer žarka na leči
• Zahtevana goriščna razdalja
• Specifikacija premaza AR
• Kakovost površine
• Zahteva LIDT, če je primerna

Ti parametri omogočajo, da se specifikacije leč in prevleke ovrednotijo ​​glede na dejansko delovno okolje in ne zgolj glede na valovno dolžino.

1064 nm se široko uporablja v Nd:YAG in sorodnih laserskih sistemih za označevanje, obdelavo materialov, raziskovanje, fokusiranje in-dodajanje žarkov.

Za sisteme z večjo- močjo lahko absorpcija prevleke, kontaminacija, površinske napake in kakovost valov postanejo vse bolj pomembni.

1. Izberite premaz AR, optimiziran za 1064 nm

Če optični sistem deluje samo okoli 1064 nm, je mogoče uporabiti laser-linijski AR premaz, optimiziran za to valovno dolžino, da se zmanjšajo izgube odboja.

Za sisteme, ki delujejo na več valovnih dolžinah, kot so osnovne in harmonične valovne dolžine, je lahko primernejša širokopasovna ali več{0}}pasovna prevleka.

Prevleko je zato treba izbrati v skladu s celotnim optičnim sistemom in ne preprosto izbrati prevleko z najnižjo nazivno odbojnostjo pri eni valovni dolžini.

2. Uskladite zahteve LIDT z laserjem

CW laserja in nanosekundnega, pikosekundnega ali femtosekundnega impulznega laserja ne bi smeli ocenjevati z istim poenostavljenim merilom poškodbe.

Za impulzne sisteme navedite energijo impulza, trajanje impulza, hitrost ponavljanja in velikost žarka. Za sisteme CW navedite delovno moč in karakteristike žarka.

Te informacije proizvajalcu optike pomagajo ugotoviti, ali so podlaga, postopek poliranja in zasnova prevleke primerni za predvidene pogoje laserja.

3. Upoštevajte tolerance valovne fronte in dimenzij

Pri sistemih za ostrenje in{0}}dodajanje žarka je lahko optična zmogljivost odvisna tudi od specifikacij, kot so:

• Površinska figura
• Prenesena valovna fronta
• Centriranje
• Čista zaslonka
• Toleranca premera
• Sredinska debelina
• Efektivna goriščna razdalja (EFL)
• Zadnja goriščna razdalja (BFL)

Zahtevane tolerance je treba določiti z optično zasnovo.

Določanje izjemno majhnih toleranc brez sistemske-zahteve na ravni lahko znatno poveča težave pri izdelavi in ​​stroške.

Material in premaz sta le del specifikacije objektiva. Geometrija leče vpliva tudi na sferično aberacijo in učinkovitost ostrenja.

Ravno-konveksna leča

Ravno-konveksne leče se običajno uporabljajo za lasersko ostrenje in kolimacijo, zlasti kadar so konjugirane razdalje zelo neenake.

Za številne preproste aplikacije laserskega fokusiranja zagotavljajo praktično ravnovesje med optično zmogljivostjo, možnostjo izdelave in ceno.

Pomembna je tudi usmerjenost leče. V tipični konfiguraciji ostrenja s kolimiranim vhodnim žarkom je ukrivljena površina na splošno usmerjena proti kolimiranemu žarku, da se zmanjša sferična aberacija.

Bi-konveksna leča

Bi-konveksne leče so lahko primerne, kadar sta razdalji med objektom in sliko bolj uravnoteženi.

Odvisno od optične konfiguracije lahko zagotavljajo boljšo zmogljivost aberacije kot plano-konveksna leča v razmeroma simetričnih konjugiranih pogojih.

Ko preprosta sferična leča ni dovolj

Za aplikacije, ki zahtevajo zelo majhne fokusne točke, visoko numerično zaslonko ali strožji nadzor aberacije, se lahko razmisli o drugih rešitvah, vključno z:

Asferične leče

Meniskusne leče

Več{0}}elementni fokusni sklopi

Laserska-optika po meri

Najboljša geometrija je odvisna od celotnega optičnega sistema in ne samo od valovne dolžine.

Razmislite o UV laserskem sistemu, ki zahteva lečo za ostrenje po meri.

Predhodna specifikacija bi lahko izgledala takole:

To je treba obravnavati kotprimer specifikacije namesto splošnega priporočila.

Končni razred podlage, površinske tolerance, premaz in zahteve LIDT je ​​treba potrditi glede na dejansko lasersko in optično zasnovo.

Pri izdelavi po meri je boljša zagotovitev celotne optične risbe, kadar koli je na voljo.

Napaka 1: navedba samo "Quartz Lens"

"Kvarc" je preširok za natančen laserski RFQ.

Namesto tega zagotovite delovno valovno dolžino in zahtevano optično zmogljivost, da se lahko potrdi natančen substrat.

Napaka 2: izbira objektiva samo glede na premer in goriščno razdaljo

Dve leči z enakimi dimenzijami imata lahko različne stopnje podlage, premaze, kakovost površine, zmogljivost valovne fronte in značilnosti laserske poškodbe.

Mehanska združljivost ne zagotavlja optične združljivosti.

Napaka 3: Primerjava številk LIDT brez preskusnih pogojev

Večje število J/cm² ne pomeni samodejno, da je ena optika boljša od druge.

Vrednosti LIDT je ​​treba primerjati le, če razumemo ustrezne preskusne pogoje, zlasti valovno dolžino in trajanje impulza.

Napaka 4: Določanje najnižje razpoložljive tolerance

Kakovost površine 10-5, izjemno nizka toleranca goriščne razdalje ali zelo ozke zahteve glede valovne fronte se morda slišijo privlačno, vendar niso potrebne za vsak laserski sistem.

Specifikacija bi morala rešiti optični problem brez uvajanja nepotrebnih proizvodnih stroškov.

Zagotavljanje popolnih informacij o delovanju na stopnji RFQ lahko znatno zmanjša-in-komunikacijo in pomaga proizvajalcu natančneje oceniti objektiv.

Za lasersko lečo iz taljenega silicijevega dioksida po meri navedite čim več naslednjih parametrov:

Valovna dolžina laserja:355 nm, 532 nm, 1064 nm ali drugo valovno dolžino

Način delovanja laserja:CW ali pulzno

Povprečna moč ali impulzna energija

Trajanje impulza:nanosekunda, pikosekunda ali femtosekunda

Stopnja ponavljanja

Premer žarka na leči

Premer leče in čista zaslonka

Efektivna goriščna razdalja/zadnja goriščna razdalja

Zahteva po AR premazu

Kakovost površine in površina

Zahteva LIDT, če je navedena v načrtu sistema

Optična risba ali specifikacija obstoječe leče, če je na voljo

Če nekateri parametri še niso določeni, navedite informacije o izvoru laserja in predvideni uporabi. To lahko proizvajalcu optike pomaga ugotoviti, katere specifikacije je še treba definirati.

Ali se leče iz taljenega silicijevega dioksida lahko uporabljajo za 355nm laserje?

ja UV-staljeni silicijev dioksid se pogosto uporablja za 355 nm lasersko optiko zaradi njegove ugodne UV-prepustnosti in toplotnih lastnosti. Natančen razred podlage, prevleko in specifikacijo površine je treba še vedno izbrati glede na pogoje delovanja laserja.

Ali je mogoče isto lečo iz taljenega silicijevega dioksida uporabiti pri 532 nm in 1064 nm?

Substrat je lahko sposoben prenašati obe valovni dolžini, vendar to ne pomeni, da je celotna leča optimizirana za obe.

Še posebej pomemben je premaz AR. Prevleka, zasnovana posebej za 532 nm, morda ne zagotavlja zahtevane odbojnosti pri 1064 nm in obratno.

Če mora en optični sistem delovati na obeh valovnih dolžinah, je treba to določiti pri načrtovanju premaza.

Ali je kvarčna leča enaka leči iz kremena?

Izrazi se pri komercialnem pridobivanju včasih uporabljajo ohlapno, vendar jih ne bi smeli samodejno obravnavati kot enake specifikacije materiala.

Pri laserskih aplikacijah je bolje določiti točno kakovost kremena, namesto da naročite optiko samo s splošnim izrazom "kvarčna leča".

Kaj določa LIDT laserske leče?

Na delovanje laserske poškodbe lahko vpliva več dejavnikov, vključno z valovno dolžino, trajanjem impulza, velikostjo žarka, kakovostjo podlage, kakovostjo poliranja, premaznimi materiali, postopkom premazovanja, čistočo površine in kontaminacijo.

Zaradi tega je treba vrednost LIDT vedno upoštevati skupaj z njenimi preskusnimi pogoji.

Kateri premaz AR je treba uporabiti za lasersko lečo 1064 nm?

Za sistem, ki deluje posebej pri 1064 nm, je pogosto primerna laserska -linijska prevleka AR, optimizirana za 1064 nm.

Če optični sistem deluje v širšem spektralnem območju ali na več valovnih dolžinah, bo morda potrebna širokopasovna ali več{0}}pasovna prevleka.

Izdelujemo leče iz kremenčevega dioksida po meri za UV, vidne in bližnje infrardeče laserske aplikacije, vključno z optiko za355nm, 532nm in 1064nm laserski sistemi.

Razpoložljive prilagoditve lahko vključujejo premer leče, goriščno razdaljo, kakovost površine, obliko površine, tolerance dimenzij in-specifične premaze AR za valovno dolžino v skladu z optično zasnovo in zahtevami uporabe.

Pri laserskih aplikacijah priporočamo, da specifikacijo objektiva ocenite na podlagi dejanskih delovnih pogojev in ne samo valovne dolžine ali dimenzij.

Potrebujete lečo iz kremenčevega dioksida po meri za vaš laserski sistem?

Pošljite nam svoje:

Valovna dolžina · CW/pulzni način · Moč ali energija impulza · Trajanje impulza · Hitrost ponavljanja · Premer žarka · Mere leče · Goriščna razdalja · Zahteva za premaz · Optična risba

Lahko pregledamo zahteve in na podlagi vaše prijave zagotovimo ponudbo leč po meri.

Pošljite svoje laserske parametre →

Zahtevajte ponudbo objektiva po meri →