Ống kính nón, thạch anh nóng chảy UV

Thường được gọi là lăng kính đối xứng quay, một thấu kính hình nón là một thấu kính bao gồm một mặt hình nón và một mặt phẳng. Các thấu kính hình nón thường được sử dụng để tạo ra các chùm tia phân bố cường độ Bessel hoặc các chùm tia không phân kỳ hình nón. Khi thay đổi chùm chuẩn trực thành chùm hình khuyên, mặt phẳng của thấu kính hình nón phải đối mặt với nguồn chuẩn trực.

Ống kính nón, thạch anh nóng chảy UV

Tổng quan

Thường được gọi là lăng kính đối xứng quay, một thấu kính hình nón là một thấu kính bao gồm một mặt hình nón và một mặt phẳng. Các thấu kính hình nón thường được sử dụng để tạo ra các chùm tia phân bố cường độ Bessel hoặc các chùm tia không phân kỳ hình nón. Khi thay đổi chùm chuẩn trực thành chùm hình khuyên, mặt phẳng của thấu kính hình nón phải đối mặt với nguồn chuẩn trực.

Thấu kính hình nón tuân theo định luật Snell khi khúc xạ ánh sáng và có thể được sử dụng để đo góc lệch:

Trong đó n là chỉ số khúc xạ của thủy tinh, α là góc dưới cùng vật lý của thấu kính hình nón và ß là góc lệch được tạo ra bởi ánh sáng khúc xạ so với trục quang học. Ở đây giả sử chiết suất của không khí là 1.

Các ống kính hình nón được đánh bóng chính xác này có phạm vi góc dưới từ 0,5 ° đến 40 °. Chúng được làm bằng thạch anh nóng chảy UV chất lượng cao, lý tưởng cho các ứng dụng laser công suất cao. Ống kính hình nón của chúng tôi có sẵn trong phiên bản không tráng hoặc phiên bản được mạ với bốn lớp phủ thấm sau: -UV (245-400 nm), -A (350-700 nm), -B (650-1050 nm) hoặc -C (1050-1700 nm). Màng thấm có thể làm giảm độ phản xạ bề mặt của ống kính để có được độ truyền tối đa (R (avg)<0,5%). Để có lớp phủ tùy chỉnh, vui lòng liên hệ với hỗ trợ kỹ thuật.

đặc tính

• Đường kính 1/2 inch hoặc 1 inch

• Sáu góc dưới cùng có sẵn: 0,5 °, 1,0 °, 2,0 °, 5,0 °, 10,0 °, 20,0 ° và 40,0 °

• Các phiên bản có sẵn mà không có lớp phủ hoặc mạ phim thâm nhập

ứng dụng

• Laser đục lỗ/quang học đục lỗ

• Chụp quang học

• Phân loại kết hợp quang học (OCT)

• Phẫu thuật giác mạc

• Kính thiên văn

Thông số kỹ thuật

Hình dạng chùm tia

Chùm tia được tạo ra bởi thấu kính hình nón

• Chùm tia Bessel: Không nhiễu xạ

• Chùm tia vòng: Lý tưởng cho đấm laser

Hình 2.1:B5-03=giá trị thông số Ki, (cài 3) Các chùm tia Bessel thực sự đòi hỏi mỗi vòng phải có cùng năng lượng như đỉnh trung tâm, do đó cần không cóSố lượng xNăng lượng.

Hình 2.2:Sơ đồ ánh sáng của thấu kính nón.

Các chùm tia Bessel là các chùm tia vòng đồng tâm không nhiễu xạ và mỗi vòng đồng tâm có cùng sức mạnh như vòng trung tâm. Về mặt kỹ thuật, nó không thể tạo ra chùm tia Bessel vì nó đòi hỏi không cóSố lượng xNăng lượng. Nhưng để chùm tia Gauss đi qua thấu kính hình nón và chiếu chùm tia gần mặt hình nón của thấu kính hình nón sẽ tạo ra một chùm tia rất giống với phân bố Bessel. Hình 2.1 cho thấy giá trị tuyệt đối của hàm Bessel bậc 0 (th).

Khi chùm tia được chiếu ra xa ống kính, một chùm tia hình khuyên duy nhất được hình thành. Trên thực tế, chùm tia có hình nón (tức là đường kính tăng theo khoảng cách), nhưng ánh sáng không phân kỳ, do đó độ dày của vòng vẫn không thay đổi (xem Hình 2.2). Độ dày của vòng là một nửa đường kính của chùm tia laser tới. Loại chùm tia này thường được sử dụng trong các ứng dụng khoan laser.

Góc tròn

Sự phân bố cường độ của chùm tia Bessel và chùm tia Gauss hình vòng được tạo ra bị ảnh hưởng bởi các khuyết tật trên cùng. Nếu đỉnh tròn, thùy trung tâm của chùm tia Bessel bậc 0 sẽ hiển thị dao động cường độ thay vì thể hiện tính nhất quán không gian (1), trong khi chùm Gauss rỗng có vòng không đối xứng với đuôi hướng về phía trung tâm hoặc vòng thứ cấp (2). Đối vớiTốt hơnThu hẹp các góc tròn, Thorlabs sản xuất ống kính hình nón nội bộ đểw đầy đủKiểm soát quá trình sản xuất sao cho đường kính tối thiểu của góc tròn chỉ 0,70 mm.

Hình 2.3:Một thiết bị thí nghiệm tạo ra một chùm Gauss rỗng.

Hình 2.4:Như được hiển thị trên màn hình quan sát, một chùm tia hình khuyên được tạo ra bởi thấu kính hình nón (a) của Thorlabs và hai thấu kính hình nón chung [(b) và (c)). Ống kính hình nón Thorlabs tạo ra các vòng chuyển đổi từ cường độ cao sang cường độ thấp trong một phạm vi ngắn, trong khi ống kính hình nón nói chung chuyển đổi trên nhiều điểm ảnh hơn. Đường ngang màu trắng đại diện cho vị trí của sự phân bố cường độ được trích xuất trong Hình 2.5.

Vì bất kỳ khiếm khuyết nào ở đầu ống kính hình nón đều ảnh hưởng đến các thuộc tính của chùm tia ra ngoài, chúng tôi thể hiện chất lượng ống kính hình nón Thorlabs bằng cách so sánh các chùm Gauss rỗng được tạo ra bởi ống kính hình nón Thorlabs với hai ống kính hình nón chung. Chùm tia vòng được tạo ra thông qua một thiết bị thí nghiệm được hiển thị trong Hình 2.3, chứa laser 633 nm, bộ khuếch đại Galileo khử sắc GBE05-A 5X, khẩu độ biến đổi vòng SM2D25D SM2, ống kính hình nón (AX2520 và hai ống kính hình nón chung với góc hình nón 20 °) và màn hình quan sát polystyrene EDU-VS1. Để có đượcTốt hơnTính năng, tia laser bắn tới thấu kính hình nón phải là chùm tia đường kính nhỏ chuẩn trực. Điều này có thể đạt được bằng cách mở rộng chùm tia chuẩn trực trước, sau đó cho phép chùm tia đi qua một khẩu độ đóng tới 2,0 mm. Hình dạng chùm tia thu được sau đó được chiếu lên màn hình quan sát. Màn hình quan sát nằm ở vị trí trường xa. Để dễ dàng di chuyển, màn hình quan sát được lắp đặt trên đường ray đuôi én với thanh trượt thanh trượt.

Hình 2.4 cho thấy ba thấu kính hình nón thử nghiệm hiển thị chùm tia Gauss hình khuyên được tạo ra trên màn hình quan sát. Xét về chất lượng chùm tia, ống kính nón Thorlabs (Hình 2.4(a)) tạo ra một chùm tia tròn sạch với độ tương phản cao giữa các cạnh của vòng và trung tâm tối. Trong khi đó, chất lượng chùm sáng hình vòng do thấu kính nón của các nhà sản xuất khác tạo ra không đồng nhất. Như thể hiện trong Hình 2.4 (c), vòng được tạo ra bởi một trong những thấu kính hình nón nói chung có độ tương phản kém giữa vùng cường độ cao và vùng cường độ thấp. Vòng chính có vẻ yếu hơn và có thể nhìn thấy sự phân bố cường độ khác 0 trong vòng. Loại ống kính hình nón chung thứ hai trong hình dưới cùng tạo ra các vòng sạch, nhưng độ tương phản giữa các cạnh của vòng và trung tâm màu tối là yếu hơn đáng kể.

Để làm nổi bật sự thay đổi cường độ của chùm tia kết quả, các phiên bản thang màu giả của những hình ảnh này được thực hiện và các đường viền được trích xuất. Hình 2.4 cho thấy hình ảnh gốc (bên trái) và hình ảnh giả màu (bên phải) cạnh nhau; Một đường trắng trong biểu đồ cho thấy nguồn gốc vị trí của biểu đồ phân phối cường độ và hình 2.5 cho thấy thông tin pixel tương ứng. So sánh cường độ dòng của ba ống kính nón thử nghiệm cho thấy ống kính nón của Thorlabs có đỉnh cường độ sắc nét nhất, tức làTốt hơnĐộ tương phản, bởi vì nó chuyển từ sáng sang tối với cường độ tối thiểu số pixel. Trong khi ống kính hình nón nói chung chuyển từ cạnh sáng sang trung tâm cường độ không trong một phạm vi điểm ảnh lớn hơn, điều này có thể được nhìn thấy ở đuôi của sự suy giảm chậm của đỉnh cường độ không đối xứng. Tình trạng này dẫn đến giảm độ tương phản giữa vòng sáng và rỗng. Xin lưu ý, đỉnh phi 0 ở trung tâm vòng là hiệu quả mong muốn, bởi vì chỉ có lý tưởng,Tốt hơnỐng kính hình nón mới có cạnh cường độ cao và ở những nơi khác là cường độ 0. Bằng cách cải thiện đường kính góc tròn và giảm các khuyết tật bề mặt của ống kính hình nón, độ tương phản giữa các khu vực cường độ cao và trung tâm khác không có thể được cải thiện.

Hình 2.5:Một đường nét được trích xuất từ các loại hình ảnh của hình ảnh chụp hình 2.4. Ống kính hình nón của Thorlabs có đỉnh cường độ sắc nét nhất, với quá trình chuyển đổi dốc nhất từ cạnh sáng đến trung tâm cường độ bằng không. Cường độ được thể hiện trong bất kỳ đơn vị nào và không phải là một phép đo tuyệt đối. Vị trí cũng có sẵn trong bất kỳ đơn vị nào, nhưng liên quan đến số lượng pixel.

Ngưỡng thiệt hại

UV tan chảy Quartz Cone Lens Thiệt hại ngưỡng

Thông số kỹ thuật Bảng 3.1 là dữ liệu đo lường cho thấu kính thạch anh nóng chảy UV Thorlabs. Thông số ngưỡng thiệt hại được cố định cho tất cả các ống kính thạch anh nóng chảy UV, bất kể kích thước của ống kính.

Bảng 3.1 Thông số ngưỡng thiệt hại

chú thích

a. Mật độ công suất của chùm tia phải được tính bằng W/cm. Về lý do tại sao mật độ công suất tuyến tính là xung dài và ánh sáng liên tụcTốt hơnĐể đo, hãy xem phần "Laser sóng liên tục và xung dài" bên dưới.

b. Ngưỡng thiệt hại quy định là một phép đo được chứng nhận, không phải là ngưỡng thiệt hại thực tế (tức là sản lượng tối đa mà một thành phần quang học có thể chịu được khi không bị hư hại).

Hướng dẫn về ngưỡng tổn thương do laser gây ra

Sau đây là tóm tắt về cách đo ngưỡng thiệt hại do laser gây ra và cách xác định xem các thành phần quang học có phù hợp với các ứng dụng cụ thể hay không dựa trên thông số kỹ thuật ngưỡng thiệt hại. Khi lựa chọn các thành phần quang học, điều quan trọng là phải hiểu ngưỡng thiệt hại do laser gây ra (LIDT) cho các thành phần quang học. LIDT của các thành phần quang học phụ thuộc rất nhiều vào loại laser bạn đang sử dụng. Laser sóng liên tục (CW) thường gây ra thiệt hại do hiệu ứng nhiệt (hấp thụ lớp màng hoặc chất nền). Laser xung thường lấy đi các electron trong cấu trúc mạng của các thành phần quang học trước khi chúng gây ra thiệt hại nhiệt. Xin lưu ý rằng các hướng dẫn được cung cấp ở đây là tiền đề để làm việc ở nhiệt độ phòng và các thành phần quang học hoàn toàn mới (tức là tuân thủ các thông số kỹ thuật trầy xước-gai, bề mặt không bị ô nhiễm, v.v.). Vì bụi hoặc các hạt nhỏ khác trên bề mặt quang học có thể làm giảm ngưỡng thiệt hại, chúng tôi khuyên bạn nên giữ cho bề mặt quang học sạch sẽ và không bị ô nhiễm tạp chất. Để biết thêm thông tin về việc làm sạch các thành phần quang học, hãy xem hướng dẫn làm sạch các thành phần quang học của chúng tôi.

phương pháp kiểm tra

Thorlabs kiểm tra LIDT theo tiêu chuẩn ISO/DIS 11254 và ISO 21254.

Đầu tiên, chúng tôi chiếu một chùm tia năng lượng/năng lượng thấp vào thành phần quang học được đo. 10 vị trí của quang học phơi sáng 30 giây (laser liên tục) dưới chùm tia laser này hoặc phơi sáng một số xung (tần số xung nặng được chỉ định). Sau khi phơi sáng, phát hiện thiệt hại có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi (độ phóng đại~100X). Ghi lại số lượng vị trí thiệt hại và công suất/năng lượng tương ứng. Tiếp theo, tăng hoặc giảm công suất/năng lượng của ánh sáng tới và phơi sáng ở 10 vị trí mới của quang học. Lặp lại quá trình trên cho đến khi quan sát được chấn thương. Bằng cách này, ngưỡng thiệt hại là công suất/năng lượng cao nhất mà một thành phần quang học có thể chịu được khi không có thiệt hại. Hình 37B là kết quả thử nghiệm của một gương BB1-E02.

Theo kết quả thử nghiệm, ngưỡng thiệt hại cho gương là 2,00 J/cm2 (532 nm, độ rộng xung 10 ns, 10 Hz, Ø0,803 mm). Lưu ý rằng các xét nghiệm này được thực hiện trên các thành phần quang học sạch, vì các tạp chất và chất gây ô nhiễm có thể làm giảm đáng kể ngưỡng thiệt hại cho các thành phần. Kết quả thử nghiệm này chỉ đại diện cho một lớp màng nhất định và ngưỡng thiệt hại của Thorlabs thay đổi tùy thuộc vào lớp màng.

Sóng liên tục và laser xung dài

Khi một thành phần quang học bị tổn thương bởi tia laser sóng liên tục (CW), nó thường là do sự tan chảy bề mặt hoặc tổn thương lớp màng quang học (màng khuếch đại) do hấp thụ năng lượng laser. Khi phân tích LIDT, các xung có độ rộng xung lớn hơn 1 µs có thể được coi là laser liên tục.

Bảng 37C mẫu dữ liệu thử nghiệm

Đối với độ rộng xung từ 1 ns đến 1 µs, thiệt hại do laser gây ra có thể xảy ra do sự hấp thụ hoặc sự cố điện môi, người dùng phải phân tích cả sóng liên tục và LIDT xung. Sự hấp thụ có thể do các thuộc tính vốn có của thành phần quang học hoặc bề mặt không đều; Giá trị LIDT chỉ có giá trị nếu các thành phần quang học đáp ứng hoặc vượt quá thông số kỹ thuật chất lượng bề mặt do nhà sản xuất cung cấp. Mặc dù nhiều thành phần quang học có thể chịu được tia laser sóng liên tục công suất cao, các thành phần quang học như keo (như thấu kính lưỡng hợp khử màu) hoặc hấp thụ cao (như bộ lọc mật độ trung tính) có ngưỡng tổn thương sóng liên tục thấp hơn, do sự hấp thụ hoặc tán xạ của lớp keo hoặc màng kim loại làm giảm ngưỡng tổn thương.

Laser xung và chùm tia liên tục ở tần số lặp lại xung cao (PRF) tương tự nhau. Tuy nhiên, phần lớn phụ thuộc vào các yếu tố như hấp thụ và khuếch tán nhiệt, vì vậy không có cách nào đáng tin cậy để xác định liệu laser PRF cao có làm hỏng các thành phần quang học do hiệu ứng nhiệt hay không. Đối với chùm tia PRF cao, cả công suất trung bình và công suất đỉnh của nó phải được so sánh với công suất CW tương đương. Ngoài ra, đối với các vật liệu có độ trong suốt cao, LIDT có ít hoặc không có khi PRF tăng lên.w đầy đủKhông giảm.

Để sử dụng ngưỡng thiệt hại sóng liên tục được chỉ định bởi các thành phần quang học, cần phải biết các thông tin sau:

1. Bước sóng laser của bạn

2. Đường kính chùm (1/e (2))

3. Đường viền cường độ gần đúng của chùm tia (như phân phối Gauss)

4. Mật độ công suất tuyến tính của chùm tia (tổng công suất chia cho 1/e (2) đường kính chùm tia)

Thorlabs sử dụng W/cm để thể hiện giá trị LIDT của laser CW. Bằng cách này, LIDT được đưa ra ở mật độ công suất tuyến tính có thể được sử dụng cho bất kỳ đường kính chùm tia nào; Không cần phải tính toán lại vì kích thước điểm thay đổi, như trong Hình 37D. Sử dụng công thức dưới đây để tính mật độ công suất tuyến tính trung bình.

Công thức tính toán trên giả định rằng một đường viền cường độ chùm đồng nhất. Bây giờ bạn phải xem xét các điểm nóng hoặc các đường viền cường độ không đồng đều khác trong chùm tia và tính toán sơ bộ mật độ công suất tối đa. Ví dụ, mật độ công suất tối đa của ánh sáng Gauss thường gấp đôi so với chùm đồng nhất (Hình 37E).

Bây giờ, hãy so sánh mật độ công suất tối đa với LIDT được chỉ định bởi các thành phần quang học. Nếu bước sóng thử nghiệm của thành phần quang học không bằng bước sóng hoạt động của bạn, ngưỡng thiệt hại phải được thu nhỏ đúng cách. Theo nguyên tắc chung, ngưỡng thiệt hại và bước sóng có mối quan hệ tuyến tính. Vì vậy, khi bước sóng giảm, ngưỡng thiệt hại cũng giảm (ví dụ: ngưỡng thiệt hại của LIDT là 10 W/cm ở 1310 nm và 5 W/cm ở 655 nm):

Quy tắc ngón tay cái này chỉ cung cấp xu hướng chung, nó không phải là phân tích định lượng về LIDT và bước sóng. Ví dụ, đối với các ứng dụng ánh sáng liên tục, ngưỡng thiệt hại có mối quan hệ tỷ lệ tốt với sự hấp thụ của lớp màng và chất nền, trong khi sự hấp thụ ở trên không nhất thiết phải tỷ lệ thuận với bước sóng. Mặc dù quy trình trên là quy tắc ngón tay cái tốt hơn cho tính toán LIDT, nếu bước sóng hoạt động khác với bước sóng LIDT, vui lòng liên hệ với bộ phận hỗ trợ kỹ thuật. Nếu mật độ công suất thực tế nhỏ hơn ngưỡng thiệt hại đã điều chỉnh, thì các thành phần quang học sẽ phù hợp với ứng dụng của bạn.

Xin lưu ý rằng có một số lỗi dự trữ nhất định giữa ngưỡng thiệt hại mà chúng tôi đánh dấu trên mạng và kết quả kiểm tra của chúng tôi, để có thể thích ứng với sự khác biệt giữa các lô sản phẩm khác nhau. Chúng tôi có thể cung cấp thông tin kiểm tra riêng biệt và chứng chỉ kiểm tra nếu cần. Chúng tôi sẽ sử dụng các thành phần quang học tương tự để phân tích thiệt hại (sẽ không làm hỏng các thành phần quang học của khách hàng). Kiểm tra có thể mất thêm chi phí hoặc thời gian giao hàng. Vui lòng liên hệ hỗ trợ kỹ thuật để biết thêm thông tin.

Laser xung

Như đã đề cập ở trên, laser xung thường gây ra các loại thiệt hại khác nhau cho các thành phần quang học so với laser sóng liên tục. Laser xung thường không gây thiệt hại cho các thành phần quang học thông qua hiệu ứng nhiệt; Thay vào đó, nó gây ra thiệt hại cho nó bằng cách tạo ra các điện trường mạnh có thể gây ra các cú sốc điện môi trong vật liệu. Thật không may, rất khó để so sánh thông số kỹ thuật LIDT của quang học với laser bạn đang sử dụng. Có nhiều cơ chế khác nhau để laser xung làm hỏng các thành phần quang học và mức độ thiệt hại phụ thuộc vào độ rộng xung laser. Phần tô sáng trong Bảng 37F tóm tắt độ rộng xung tương ứng với giá trị LIDT được chỉ định của chúng tôi.

Các xung nhỏ hơn 10 (-9) s thiếu độ tin cậy khi so sánh với giá trị LIDT mà chúng tôi đã chỉ định. Trong phạm vi xung cực ngắn này, có nhiều cơ chế khác nhau sẽ chiếm ưu thế trong các cơ chế thiệt hại, [1] chẳng hạn như ion hóa tuyết lở đa photon. Ngược lại, thiệt hại cho các thành phần quang học do xung từ 10 (-7) s đến 10 (-4) s là do sốc điện môi hoặc hiệu ứng nhiệt. Điều này có nghĩa là ngưỡng thiệt hại cho cả laser liên tục và xung phải được so sánh với chùm tia laser để xác định xem các thành phần quang học có phù hợp với ứng dụng của bạn hay không.

Bảng 37F Laser gây ra thiệt hại khoảng

Khi so sánh một LIDT nhất định dưới một laser xung cụ thể với laser bạn đang sử dụng, bạn cần biết những điều sau:

1. Bước sóng laser của bạn

2. Mật độ năng lượng chùm tia của bạn (tổng năng lượng chia cho 1/e (2) diện tích)

3. Độ rộng xung laser của bạn

4. Tần số lặp lại xung laser của bạn (prf)

5. Đường kính chùm tia laser của bạn (1/e (2))

6. Phân phối cường độ gần đúng của chùm tia (như phân phối Gauss)

Mật độ năng lượng chùm tia của bạn cần được tính bằng J/cm (2). Hình 37G cho thấy tại sao mật độ năng lượng là nguồn ánh sáng xung ngắn thể hiện LIDTTốt hơnĐo lường. Trong những điều kiện này, LIDT được đưa ra ở mật độ năng lượng độc lập với kích thước điểm; Do đó, không cần phải điều chỉnh lại giá trị LIDT do thay đổi kích thước điểm. Quá trình tính toán giả định rằng sự phân bố cường độ ánh sáng là đồng nhất. Bạn phải điều chỉnh mật độ năng lượng để đối phó với các điểm nóng hoặc phân bố cường độ không đồng đều khác trong chùm tia và tính toán sơ bộ mật độ năng lượng tối đa. Ví dụ, mật độ năng lượng tối đa của ánh sáng Gauss thường gấp đôi so với chùm 1/e (2).

Mật độ năng lượng tối đa bây giờ được so sánh với LIDT cho các thành phần quang học. Nếu bước sóng thử nghiệm quang học không bằng bước sóng hoạt động của bạn, ngưỡng thiệt hại phải được thu nhỏ đúng cách [3]. Theo nguyên tắc chung, ngưỡng thiệt hại và căn bậc hai của tỷ lệ bước sóng tỷ lệ thuận. Vì vậy, khi bước sóng giảm, ngưỡng thiệt hại cũng giảm (ví dụ: 1 J/m (2) ở 1064 nm và 0,7 J/cm (2) ở 532 nm):

Đường kính chùm tia cũng rất quan trọng khi so sánh ngưỡng thiệt hại. Mặc dù LIDT không liên quan đến kích thước điểm khi được thể hiện bằng J/cm²; Nhưng chùm tia lớn có thể chiếu xạ nhiều khiếm khuyết hơn, điều này có thể dẫn đến những thay đổi trong ngưỡng thiệt hại laser lớn hơn [4]. Đối với dữ liệu ở đây, LIDT được đo bằng chùm tia nhỏ hơn 1 mm. Khi kích thước chùm tia lớn hơn 5 mm, LIDT (J/cm2) cũng sẽ liên quan đến đường kính chùm tia, vì chùm tia lớn hơn dễ bị tổn thương hơn.

Bây giờ, phải bồi thường độ rộng mạch. Mạch càng rộng, thành phần quang học có thể chịu được càng nhiều năng lượng. Đối với độ rộng xung từ 1 ns đến 100 ns, mối quan hệ của nó có thể xấp xỉ như sau:

Sử dụng công thức này để điều chỉnh LIDT dựa trên tính toán độ rộng xung của bạn. Nếu mật độ năng lượng tối đa của laser được sử dụng nhỏ hơn mật độ năng lượng tối đa LIDT đã điều chỉnh, quang học phù hợp với ứng dụng của bạn. Lưu ý rằng tính toán này chỉ áp dụng cho xung laser giữa 10 (-9) s và 10 (-7) s. Đối với laser xung từ 10 (-7) s đến 10 (-4) s, bạn cũng cần kiểm tra xem LIDT sóng liên tục có được đáp ứng hay không.

Xin lưu ý rằng có một số lỗi dự trữ nhất định giữa ngưỡng thiệt hại mà chúng tôi đánh dấu trên mạng và kết quả kiểm tra của chúng tôi, để có thể thích ứng với sự khác biệt giữa các lô sản phẩm khác nhau. Chúng tôi có thể cung cấp thông tin kiểm tra riêng biệt và chứng chỉ kiểm tra nếu cần. Vui lòng liên hệ hỗ trợ kỹ thuật để biết thêm thông tin.

Giới hạn thiệt hại do laser gây ra (LIDT)

Để mô tả cách xác định xem một hệ thống laser nhất định có làm hỏng thành phần quang học hay không, nhiều ví dụ tính toán về ngưỡng thiệt hại do laser gây ra (LIDT) được đưa ra dưới đây. Để thuận tiện cho việc tính toán tương tự, chúng tôi cung cấp một máy tính bảng tính có thể được tải xuống bằng cách nhấp vào nút bên phải. Khi làm việc với máy tính, trước tiên hãy nhập giá trị LIDT được chỉ định bởi thành phần quang học và các thông số liên quan đến hệ thống laser của bạn vào hộp màu xanh lá cây. Bảng tính sẽ tính toán mật độ công suất tuyến tính của CW và hệ thống xung và giá trị mật độ năng lượng của hệ thống xung. Sử dụng các giá trị này dựa trênNhận thứcPhương pháp thu phóng tính toán các giá trị LIDT đã điều chỉnh, thu phóng theo tỉ lệ cho các thành phần quang học. Máy tính giả định đường viền của chùm sáng Gauss, do đó phải đưa ra hệ số điều chỉnh (độ đồng đều, v. v) cho các hình dạng chùm sáng khác. Tỷ lệ LIDT được xác định dựa trên kinh nghiệm; Độ chính xác không được đảm bảo. Lưu ý rằng khả năng hấp thụ laser của các thành phần quang học hoặc lớp màng có thể làm giảm đáng kể LIDT ở một số vùng phổ nhất định. Các giá trị LIDT này không hợp lệ đối với các xung cực ngắn có độ rộng xung nhỏ hơn 1 ns.

Hình 71A:Ánh sáng tối đa * được phân phối bởi chùm Gauss là khoảng gấp đôi so với phân phối chùm đồng nhất.

Ví dụ về CW Laser

Giả sử một hệ thống laser CW phát ra chùm tia Gauss 0,5 W có đường kính 10 mm ở 1319 nm. Mật độ công suất tuyến tính trung bình của chùm thu được bằng cách chia trực tiếp tổng công suất cho đường kính chùm là 0,5 W/cm:

Tuy nhiên, mật độ công suất tối đa của chùm Gaussian là khoảng gấp đôi mật độ công suất tối đa của chùm đồng nhất, như thể hiện trong Hình 71A. Do đó, mật độ công suất tuyến tính tối đa cho hệ thống chính xác hơn là 1 W/cm.

Ống kính kép khử màu AC127-030-C quy định CW LIDT 350 W/cm, đo được ở 1550 nm. Ngưỡng thiệt hại CW thường tỷ lệ trực tiếp với bước sóng của nguồn laser, do đó dẫn đến giá trị LIDT được điều chỉnh:

Giá trị LIDT được điều chỉnh 350 W/cm x (1319 nm/1550 nm)=298 W/cm cao hơn đáng kể so với mật độ công suất tuyến tính tối đa của hệ thống laser, vì vậy hệ thống an toàn khi sử dụng ống kính kép này.

Ví dụ về laser nano xung: tỷ lệ độ rộng xung khác nhau

Giả sử rằng một hệ thống laser Nd: YAG xung có đầu ra gấp ba lần 355 nm, 10 Hz, độ rộng xung 2 ns, năng lượng xung đơn 1 J và chùm tia Gaussian có đường kính 1,9 cm (1/e (2)). Năng lượng xung chia cho diện tích chùm tia cho mật độ năng lượng trung bình của mỗi xung:

Như đã đề cập ở trên, mật độ năng lượng tối đa của chùm Gauss là khoảng gấp đôi mật độ năng lượng trung bình. Do đó, mật độ năng lượng tối đa của chùm tia là~0,7 J/cm (2).

So sánh mật độ năng lượng chùm tia này với giá trị LIDT 1 J/cm (2) và giá trị 3,5 J/cm (2) của gương dây laser Nd: YAG NB1-K08 theo quy định của BB1-E01. Cả hai giá trị LIDT đều được đo ở 355 nm và được xác định bằng laser xung với độ rộng xung 10 ns và tần số nặng 10 Hz. Do đó, cần phải điều chỉnh độ rộng xung ngắn hơn của hệ thống. Như được mô tả trong thẻ trước, giá trị LIDT của xung nano giây tỷ lệ thuận với căn bậc hai của độ rộng xung laser:

Sử dụng bộ điều chỉnh này, giá trị LIDT của gương băng rộng BB1-E01 trở thành 0,45 J/cm (2) và giá trị LIDT của gương dòng laser Nd: YAG trở thành 1,6 J/cm (2), so sánh chúng trực tiếp với mật độ năng lượng tối đa 0,7 J/cm (2) của chùm tia. Các gương băng thông rộng có thể bị tổn thương do tia laser, nhưng các gương dòng laser đặc biệt có thể được sử dụng trong các hệ thống laser.

Ví dụ về laser nano xung: Thu phóng các bước sóng khác nhau

Giả sử một hệ thống laser xung nhất định phát ra xung 10 ns ở 2,5 Hz, mỗi xung có năng lượng 100 mJ ở 1064 nm và đường kính chùm 1/e (2) là 16 mm, bây giờ chúng ta cần phân rã bằng bộ lọc mật độ trung tính. Đối với đầu ra Gaussian, mật độ năng lượng tối đa được tính bằng cách sử dụng các thông số kỹ thuật này là 0,1 J/cm (2).

Đối với xung 10 ns ở 355 nm, ngưỡng thiệt hại cho bộ lọc mật độ trung tính phản xạ NDUV10A Ø25 mm, OD 1.0 là 0,05 J/cm (2), trong khi đối với xung 10 ns ở 532 nm, ngưỡng thiệt hại cho bộ lọc hấp thụ NE10A tương tự là 10 J/cm (2). Theo mô tả trong thẻ trước, đối với xung nano giây, giá trị LIDT của thành phần quang học tỷ lệ thuận với căn bậc hai của bước sóng:

Theo tỷ lệ này, giá trị LIDT được điều chỉnh cho bộ lọc phản xạ là 0,08 J/cm (2) và bộ lọc hấp thụ là 14 J/cm (2). Trong trường hợp này, để ngăn chặn thiệt hại quang học, bộ lọc loại hấp thụ làTốt hơnChọn đi.

Ví dụ về laser micro giây xung

Hãy xem xét một hệ thống laser tạo ra xung 1 µs với năng lượng xung đơn 150 µJ và tần số nặng 50 kHz, dẫn đến chu kỳ nhiệm vụ tương đối cao 5%. Hệ thống nằm giữa CW và xung laser gây ra thiệt hại và có thể gây ra thiệt hại cho các thành phần quang học thông qua một trong hai cơ chế. Do đó, giá trị CW và LIDT xung phải được so sánh đồng thời với bản chất của hệ thống laser để đảm bảo hoạt động an toàn.

Nếu laser xung dài hơn này phát ra một chùm Gaussian 980 nm, 1/e (2) đường kính 12,7 mm, thì mật độ công suất tuyến tính của đầu ra laser là 5,9 W/cm và mật độ năng lượng xung đơn là 1,2 x 10 (-4) J/cm (2). So sánh giá trị này với giá trị LIDT của WPQ10E-980 polymer zero-quarter wafer, 5 W/cm cho sóng liên tục 810 nm và 5 J/cm (2) cho xung 10 ns 810 nm. Như trước đây, CW LIDT của thành phần quang học tỷ lệ tuyến tính với bước sóng laser, vì vậy giá trị CW được điều chỉnh ở 980 nm là 6 W/cm. Mặt khác, LIDT xung tỷ lệ thuận với căn bậc hai bước sóng laser và căn bậc hai rộng xung, vì vậy giá trị được điều chỉnh cho xung 1 µs ở 980 nm là 55 J/cm (2). LIDT xung của các thành phần quang học lớn hơn đáng kể so với mật độ năng lượng của xung laser, vì vậy xung đơn không làm hỏng các phiến sóng. Tuy nhiên, mật độ công suất tuyến tính trung bình cao hơn của hệ thống laser, tương tự như chùm CW công suất cao, có thể gây ra thiệt hại nhiệt cho các thành phần quang học.

Thông tin đặt hàng sản phẩm

Ống kính nón, không tráng

Những thấu kính hình nón này không được mạ và được sử dụng trong dải bước sóng 185 nm - 2,1 µm. Cơ sở của chúng là thạch anh nóng chảy UV, lý tưởng cho các ứng dụng từ UV đến cận hồng ngoại. So với N-BK7, thạch anh nóng chảy UV có tính đồng nhất tốt hơn và hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn.

Góc nghiêng được tính bằng ánh sáng 532 nm.

b. Đường cong tốc độ truyền điển hình của tấm cửa sổ dày 10 mm.

Universal (14 sản phẩm)

Ống kính hình nón, màng thấm: 245 - 400 nm

Ống kính hình nón này có phạm vi màng tăng cường từ 245 đến 400 nm và có tỷ lệ truyền cao trong phạm vi UV, lý tưởng cho các ứng dụng UV. Và chất nền được sử dụng (thạch anh nóng chảy UV) cung cấp tốc độ truyền UV tuyệt vời.

A. Góc nghiêng được tính bằng ánh sáng 330 nm.

b. Mỗi bề mặt

Universal (1 sản phẩm)

Ống kính hình nón, màng thấm: 350 - 700 nm

Các thấu kính hình nón này có màng khuếch đại từ 350 đến 700 nm, lý tưởng cho một phần gần cực tím (NUV) và tất cả các dải ánh sáng nhìn thấy được. Phạm vi bước sóng này là lý tưởng cho laser helium-neon và các laser ánh sáng nhìn thấy khác.

Góc nghiêng được tính bằng ánh sáng 532 nm.

b. Mỗi bề mặt

Universal (14 sản phẩm)

Ống kính hình nón, màng thấm: 650 - 1050 nm

Các thấu kính hình nón này có bước sóng khuếch đại từ 650 đến 1050 nm và lý tưởng cho nhiều ứng dụng cận hồng ngoại (NIR), chẳng hạn như chụp quang học và phẫu thuật giác mạc.

A. Góc nghiêng được tính bằng ánh sáng 850 nm.

b. Mỗi bề mặt

Universal (14 sản phẩm)

Ống kính hình nón, màng thấm: 1050 - 1700 nm

Các thấu kính hình nón này có dải màng tăng cường từ 1050 đến 1700 nm, lý tưởng cho các ứng dụng cận hồng ngoại (NIR). Phạm vi bước sóng này bao gồm các bước sóng cho các ứng dụng sau: chụp cắt lớp kết hợp quang học (OCT), chụp quang học và khoan laser. Sử dụng ống kính hình nón trong các ứng dụng này có thể cải thiện độ sâu lấy nét của cánh tay mẫu.

Góc nghiêng được tính bằng ánh sáng 1310 nm.

b. Mỗi bề mặt

Universal (14 sản phẩm)