Jak wybrać soczewkę z topionej krzemionki do systemów laserowych 355 nm, 532 nm i 1064 nm

Wybór właściwej soczewki z topionej krzemionki do systemu laserowego wymaga czegoś więcej niż tylko dopasowania średnicy i ogniskowej. Od 355 nm UV do 532 nm zielonych i 1064 nm bliskiej-IR, różnice w gatunku materiału, powłoce AR, progu uszkodzeń wywołanych laserem-(LIDT) i jakości powierzchni mogą bezpośrednio wpływać na wydajność optyczną i niezawodność. W tym przewodniku wyjaśniono kluczowe specyfikacje, które inżynierowie i nabywcy OEM powinni wziąć pod uwagę przy wyborze lub dostosowywaniu soczewek z topionej krzemionki do różnych długości fal lasera i warunków pracy.

Wybór niezawodnegosoczewka ze stopionej krzemionkiw przypadku systemów laserowych nie chodzi tylko o dopasowanie wartości średnicy i ogniskowej. Wielu kupujących i inżynierów o tym zapominaSoczewki laserowe UV 355 nm, Zielone soczewki laserowe 532 nm, ISoczewki laserowe na podczerwień 1064 nmwymagają całkowicie dostosowanych gatunków materiałów,-powłok przeciwodblaskowych i standardów jakości powierzchni, aby zapewnić stabilną wydajność lasera.

W przypadku konfiguracji laserów-o dużej mocy i laserów impulsowych wskaźniki techniczne, npLaser-Próg uszkodzeń indukowanych (LIDT), rzeczywisty rozmiar wiązki, czas trwania impulsu i trwałość powłoki bezpośrednio determinują żywotność soczewki i spójność przetwarzania. Dla producentów OEM laserów, integratorów systemów i inżynierów optycznych najbardziej niezawodna zasada wyboru jest prosta:dopasuj każdą specyfikację soczewki z topionej krzemionki do rzeczywistych warunków pracy lasera, a nie tylko wymiarów mechanicznych.

W tym praktycznym przewodniku zakupowym omówiono najważniejsze kryteria specyfikacjiSoczewki laserowe ze stopionej krzemionki 355 nm, 532 nm i 1064 nm, obejmujący klasę podłoża, wybór powłoki AR-dla określonej długości fali, ocenę LIDT, standardy wykończenia powierzchni, typy geometrii soczewek oraz pełną listę parametrów wymaganych do dokładnej wyceny soczewek niestandardowych.

Globalne zamówienia na sprzęt optyczny często mylą takie pojęcia jak:soczewka kwarcowa, soczewka ze stopionego kwarcu, soczewka z topionej krzemionki i soczewka z topionej krzemionki UV. Chociaż te nazwy brzmią podobnie, tak właśnie jestnie są wymienne w przypadku precyzyjnych zastosowań laserowych. Umieszczenie w zapytaniu ofertowym wyłącznie „soczewki kwarcowej” z łatwością doprowadzi do niedopasowania jakości podłoża i niezadowalającej odporności na laser.

Topiona krzemionka-laserowastał się głównym podłożem dla przemysłowej optyki laserowej dzięki szerokiemu zakresowi transmisji widmowej, bardzo-niskiemu współczynnikowi rozszerzalności cieplnej i doskonałej stabilności termicznej. Działa równomiernie w pasmach lasera UV, widzialnego i-bliskiej podczerwieni, dzięki czemu idealnie nadaje się do przemysłowego przetwarzania laserowego o długich-cyklach.

Specjalnie dlaZastosowania lasera UV 355 nm, Topiona krzemionka-odporna na promieniowanie UVjest obowiązkowe. Absorpcja zanieczyszczeń i słaba czystość materiału poważnie zmniejszą przepuszczalność promieniowania UV, spowodują stopniową degradację soczewki i zagrożą precyzji mikroobróbki UV, obróbki półprzewodników i znakowania laserowego UV.

Podstawowa zasada zamówień dotycząca soczewek laserowych:zawsze podawaj długość fali lasera i parametry pracy, a nie ogólne wymagania dotyczące „soczewki kwarcowej”., dzięki czemu producenci mogą wybrać odpowiedni gatunek topionej krzemionki do swojego zastosowania.

Identyczna średnica obiektywu i ogniskowa nie oznaczają jednak uniwersalnej kompatybilności. Każda długość fali lasera wymaga wyjątkowych standardów podłoża, projektów powłok AR, tolerancji jakości powierzchni i poziomów LIDT, aby wytrzymać uszkodzenia lasera i utrzymać stabilną jakość wiązki.

W przypadku sprzętu laserowego o pojedynczej-falipowłoki AR-o określonej długości fali-laserazawsze przewyższają zwykłe powłoki szerokopasmowe, zapewniając niższy współczynnik odbicia powierzchni, większe wykorzystanie światła i lepszą stabilność termiczną w przypadku długotrwałego-działania lasera.

To powiedziawszy, wydajność powłok w scenariuszach-laserów dużej mocy nie może opierać się wyłącznie na danych spektralnych. Formuła powłoki, proces osadzania próżniowego, poziom wstępnego-czyszczenia podłoża i rzeczywiste warunki impulsu laserowego decydują o ostatecznym efekcieodporność na uszkodzenia laserowei ogólną żywotność obiektywu.

Systemy laserowe 355 nm stawiają wysokie wymagania elementom optycznym, ponieważ działanie promieni UV może zależeć od czystości podłoża, stanu powierzchni, zanieczyszczenia i jakości powłoki.

Określając aSoczewka z topionej krzemionki 355 nm, weź pod uwagę następujące czynniki.

1. Wybierz odpowiednią krzemionkę topioną UV-

Topiona krzemionka klasy UV- jest powszechnie stosowana w optyce lasera 355 nm ze względu na jej korzystną transmisję UV i właściwości termiczne.

Zamiast po prostu określać „krzemionkę topioną”, potwierdź u producenta elementów optycznych wymagany gatunek materiału, szczególnie w przypadku precyzyjnych systemów UV lub zastosowań o wysokich wymaganiach dotyczących transmisji i-odporności na uszkodzenia.

2. Wybierz powłokę AR 355 nm

Każda niepowleczona powierzchnia optyczna wprowadza straty odbiciowe. W systemie laserowym straty te mogą zmniejszyć wydajność optyczną, a także mogą przyczynić się do niepożądanych odbić i światła rozproszonego.

W przypadku systemu działającego konkretnie przy długości fali 355 nm można zastosować powłokę AR-liniową lasera zoptymalizowaną dla długości fali 355 nm, aby zmniejszyć odbicia powierzchniowe.

Zamawiając powłokę, przydatne jest określenie nie tylko środkowej długości fali, ale także wymaganego kąta padania i środowiska pracy, jeśli różnią się one od warunków standardowych.

3. Oceń LIDT na podstawie rzeczywistych warunków pracy lasera

W przypadku impulsowych laserów UV LIDT może być ważnym czynnikiem przy określaniu, czy optyka nadaje się do danego zastosowania.

Podanej wartości w J/cm² nie należy nigdy porównywać bez uwzględnienia powiązanych warunków testowych.

Odpowiednie parametry obejmują:

• Długość fali
• Czas trwania impulsu
• Energia pulsu
• Częstotliwość powtarzania
• Średnica belki
• Profil belki
• Metoda testowa

Na przykład wartość LIDT mierzona w impulsach nanosekundowych nie może zostać automatycznie wykorzystana do przewidywania wydajności w warunkach pikosekundowych lub femtosekundowych.

Zamawiając niestandardową soczewkę lasera 355 nm, o ile to możliwe, podaj rzeczywiste parametry lasera.

4. Wybierz jakość powierzchni w zależności od zastosowania

Scratch-specyfikacje kopania, takie jak40-20, 20-10 i 10-5opisywać dopuszczalne defekty kosmetyczne na powierzchni optycznej.

Ściślejsza specyfikacja nie jest automatycznie lepsza dla każdego systemu laserowego.

W przypadku wielu precyzyjnych zastosowań laserów za punkt wyjścia można uznać wartość 20–10, natomiast w przypadku układów optycznych, które są szczególnie wrażliwe na rozproszenie lub defekty powierzchniowe, można określić wymagania na poziomie 10–5 lub wyższe.

Odpowiednia specyfikacja zależy od warunków działania lasera, konstrukcji optycznej i wymagań dotyczących wydajności systemu.

Nadmierne-specyfikowanie jakości powierzchni może zwiększyć koszty produkcji, nie zapewniając znaczącej poprawy w ostatecznym systemie.

Lasery 532 nm są zwykle generowane poprzez podwojenie częstotliwości i są wykorzystywane w różnych zastosowaniach, od oprzyrządowania optycznego po precyzyjną obróbkę laserową.

Częstym błędem zakupowym jest założenie, że dwie soczewki 532 nm o tej samej średnicy i ogniskowej będą działać identycznie.

Mogą nie.

Na przykład jedna soczewka może wykorzystywać ogólną szerokopasmową powłokę AR przeznaczoną do umiarkowanej mocy optycznej, podczas gdy inna może wykorzystywać powłokę specjalnie zaprojektowaną i zatwierdzoną do zastosowań w laserach impulsowych 532 nm.

Przed wybraniemSoczewka lasera z topionej krzemionki o długości fali 532 nm, potwierdzać:

• Praca CW lub impulsowa
• Średnia moc
• Energia pulsu
• Czas trwania impulsu
• Częstotliwość powtarzania
• Średnica wiązki przy soczewce
• Wymagana ogniskowa
• Specyfikacja powłoki AR
• Jakość powierzchni
• Wymóg LIDT, jeśli dotyczy

Parametry te umożliwiają ocenę specyfikacji soczewki i powłoki w oparciu o rzeczywiste środowisko pracy, a nie samą długość fali.

Długość fali 1064 nm jest szeroko stosowana w systemach laserowych Nd:YAG i pokrewnych do znakowania, obróbki materiałów, badań, ogniskowania i-przesyłania wiązki.

W przypadku systemów-o wyższej mocy coraz większe znaczenie może mieć absorpcja powłoki, zanieczyszczenie, defekty powierzchni i jakość czoła fali.

1. Wybierz powłokę AR zoptymalizowaną dla 1064 nm

Jeśli układ optyczny działa tylko w okolicach 1064 nm, można zastosować laserową-powłokę AR zoptymalizowaną pod kątem tej długości fali, aby zminimalizować straty odbić.

W przypadku systemów działających na wielu długościach fal, takich jak fale podstawowe i harmoniczne, bardziej odpowiednia może być powłoka szerokopasmowa lub wielopasmowa-.

Dlatego też powłokę należy wybrać w oparciu o cały układ optyczny, a nie po prostu powłokę o najniższym nominalnym współczynniku odbicia przy jednej długości fali.

2. Dopasuj wymagania LIDT do lasera

Lasera CW i lasera impulsowego nanosekundowego, pikosekundowego lub femtosekundowego nie należy oceniać przy użyciu tego samego uproszczonego kryterium uszkodzenia.

W przypadku systemów impulsowych należy podać energię impulsu, czas trwania impulsu, częstotliwość powtarzania i rozmiar wiązki. W przypadku systemów CW należy podać moc roboczą i charakterystykę wiązki.

Informacje te pomagają producentowi elementów optycznych określić, czy podłoże, proces polerowania i projekt powłoki są odpowiednie dla zamierzonych warunków pracy lasera.

3. Weź pod uwagę czoło fali i tolerancje wymiarowe

W systemach ogniskowania i dostarczania-wiązki, wydajność optyczna może również zależeć od specyfikacji, takich jak:

• Figura powierzchniowa
• Przesłany front fali
• Centracja
• Wyczyść przysłonę
• Tolerancja średnicy
• Grubość środka
• Efektywna ogniskowa (EFL)
• Tylna ogniskowa (BFL)

Wymagane tolerancje powinny być określone przez konstrukcję optyczną.

Określanie niezwykle wąskich tolerancji bez wymagań-na poziomie systemu może znacznie zwiększyć trudności i koszty produkcji.

Materiał i powłoka to tylko część specyfikacji obiektywu. Geometria obiektywu wpływa również na aberrację sferyczną i skuteczność ustawiania ostrości.

Plano-Soczewka wypukła

Soczewki plano-wypukłe są powszechnie używane do ogniskowania i kolimacji lasera, zwłaszcza gdy odległości sprzężone są bardzo nierówne.

W wielu prostych zastosowaniach ogniskowania laserowego zapewniają praktyczną równowagę pomiędzy wydajnością optyczną, możliwością produkcji i kosztem.

Orientacja obiektywu też ma znaczenie. W typowej konfiguracji ogniskowania ze skolimowaną wiązką wejściową, zakrzywiona powierzchnia jest zazwyczaj zorientowana w stronę skolimowanej wiązki, aby zmniejszyć aberrację sferyczną.

Bi-soczewka wypukła

Soczewki dwu-wypukłe mogą być odpowiednie, gdy odległości między obiektem a obrazem są bardziej zrównoważone.

W zależności od konfiguracji optycznej mogą zapewniać lepszą aberrację niż soczewka płasko-wypukła we względnie symetrycznych warunkach sprzężonych.

Kiedy zwykła soczewka sferyczna nie wystarczy

W zastosowaniach wymagających bardzo małych skupionych punktów, dużej apertury numerycznej lub ściślejszej kontroli aberracji można rozważyć inne rozwiązania, w tym:

Soczewki asferyczne

Soczewki meniskowe

Wieloelementowe zespoły ogniskujące

Specjalnie-zaprojektowana optyka laserowa

Najlepsza geometria zależy od całego układu optycznego, a nie samej długości fali.

Rozważmy system laserowy UV wymagający niestandardowej soczewki skupiającej.

Wstępna specyfikacja może wyglądać następująco:

Należy to traktować jakoprzykładową specyfikację, a nie uniwersalną rekomendację.

Ostateczny gatunek podłoża, tolerancje powierzchni, wymagania dotyczące powłoki i LIDT należy potwierdzić zgodnie z faktycznym projektem lasera i optyki.

W przypadku produkcji niestandardowej preferowane jest dostarczenie pełnego rysunku optycznego, jeśli jest on dostępny.

Błąd 1: Określanie tylko „soczewki kwarcowej”

„Kwarc” jest zbyt szeroki dla zapytania ofertowego dotyczącego precyzyjnego lasera.

Zamiast tego podaj roboczą długość fali i wymagane parametry optyczne, aby można było dokładnie sprawdzić podłoże.

Błąd 2: Wybieranie obiektywu wyłącznie na podstawie średnicy i ogniskowej

Dwie soczewki o identycznych wymiarach mogą mieć różne gatunki podłoża, powłoki, jakość powierzchni, wydajność czoła fali i charakterystykę uszkodzeń lasera.

Zgodność mechaniczna nie gwarantuje kompatybilności optycznej.

Błąd 3: Porównywanie liczb LIDT bez warunków testowych

Większa liczba J/cm² nie oznacza automatycznie, że jedna optyka jest lepsza od drugiej.

Wartości LIDT należy porównywać tylko wtedy, gdy znane są odpowiednie warunki testu, zwłaszcza długość fali i czas trwania impulsu.

Błąd 4: Określenie najwęższej dostępnej tolerancji

Jakość powierzchni 10-5, wyjątkowo wąska tolerancja długości ogniskowej lub bardzo rygorystyczne wymagania dotyczące czoła fali mogą wydawać się atrakcyjne, ale nie są konieczne w przypadku każdego systemu laserowego.

Specyfikacja powinna rozwiązać problem optyczny bez wprowadzania niepotrzebnych kosztów produkcji.

Podanie pełnych informacji operacyjnych na etapie zapytania ofertowego może znacznie ograniczyć komunikację-w obie strony- i pomóc producentowi dokładniej ocenić obiektyw.

W przypadku niestandardowej soczewki lasera z topionej krzemionki należy podać jak najwięcej z następujących parametrów:

Długość fali lasera:355nm, 532nm, 1064nm lub inna długość fali

Tryb pracy lasera:CW lub impulsowe

Średnia moc lub energia impulsu

Czas trwania impulsu:nanosekunda, pikosekunda lub femtosekunda

Częstotliwość powtarzania

Średnica wiązki przy soczewce

Średnica obiektywu i wyraźna przysłona

Efektywna ogniskowa / tylna ogniskowa

Wymóg powłoki AR

Jakość powierzchni i rysunek powierzchni

Wymóg LIDT, jeśli jest to określone w projekcie systemu

Rysunek optyczny lub istniejąca specyfikacja obiektywu, jeśli jest dostępna

Jeżeli niektóre parametry nie są jeszcze określone, należy podać informację o źródle lasera i jego przeznaczeniu. Może to pomóc producentowi elementów optycznych określić, które specyfikacje wymagają jeszcze określenia.

Czy w laserach 355 nm można stosować soczewki z topionej krzemionki?

Tak. Topiona krzemionka klasy UV-jest powszechnie stosowana w optyce lasera 355 nm ze względu na jej korzystną transmisję UV i właściwości termiczne. Dokładny gatunek podłoża, powłoka i specyfikacja powierzchni powinny zostać wybrane w zależności od warunków pracy lasera.

Czy tej samej soczewki z topionej krzemionki można używać przy długościach fali 532 nm i 1064 nm?

Podłoże może transmitować obie długości fal, ale to nie znaczy, że cała soczewka jest zoptymalizowana pod kątem obu długości fal.

Szczególnie ważna jest powłoka AR. Powłoka zaprojektowana specjalnie dla 532 nm może nie zapewniać wymaganego współczynnika odbicia przy 1064 nm i odwrotnie.

Jeżeli jeden układ optyczny musi działać na obu długościach fal, należy to określić podczas projektowania powłoki.

Czy soczewka kwarcowa to to samo, co soczewka z topionej krzemionki?

Terminy te są czasami używane luźno w źródłach komercyjnych, ale nie powinny być automatycznie traktowane jako identyczne specyfikacje materiałowe.

W przypadku zastosowań laserowych lepiej jest określić dokładny gatunek topionej krzemionki, niż zamawiać optykę, posługując się jedynie ogólnym terminem „soczewka kwarcowa”.

Co decyduje o LIDT soczewki lasera?

Na uszkodzenia lasera może wpływać wiele czynników, w tym długość fali, czas trwania impulsu, rozmiar wiązki, jakość podłoża, jakość polerowania, materiały powłokowe, proces powlekania, czystość powierzchni i zanieczyszczenie.

Z tego powodu wartość LIDT należy zawsze rozpatrywać łącznie z warunkami testowymi.

Jaką powłokę AR należy zastosować w soczewce lasera 1064 nm?

W przypadku systemu działającego konkretnie przy długości fali 1064 nm często odpowiednia jest-linia laserowa powłoka AR zoptymalizowana pod kątem 1064 nm.

Jeśli układ optyczny działa w szerszym zakresie widma lub na wielu długościach fal, zamiast tego może być wymagana powłoka szerokopasmowa lub wielopasmowa-.

Produkujemy niestandardowe soczewki z topionej krzemionki do zastosowań laserowych w promieniach UV, widzialnym i bliskiej-podczerwieni, w tym optykę doSystemy laserowe 355 nm, 532 nm i 1064 nm.

Dostępne dostosowania mogą obejmować średnicę soczewki, ogniskową, jakość powierzchni, rysunek powierzchni, tolerancje wymiarowe i powłoki AR-o określonej długości fali, zgodnie z projektem optycznym i wymaganiami zastosowania.

W przypadku zastosowań laserowych zalecamy ocenę specyfikacji obiektywu w oparciu o rzeczywiste warunki pracy, a nie samą długość fali lub wymiary.

Potrzebujesz niestandardowej soczewki z topionej krzemionki do swojego systemu laserowego?

Wyślij nam swoje:

Długość fali · Tryb CW/impulsowy · Moc lub energia impulsu · Czas trwania impulsu · Częstotliwość powtarzania · Średnica wiązki · Wymiary soczewki · Ogniskowa · Wymagania dotyczące powłoki · Rysunek optyczny

Możemy przejrzeć wymagania i dostarczyć niestandardową wycenę soczewek na podstawie Twojego zastosowania.

Wyślij parametry lasera →

Poproś o wycenę niestandardowego obiektywu →