Kegellinse, UV-Schmelzkwartz

Eine Kegellinse, auch als rotierendes symmetrisches Prisma bezeichnet, besteht aus einer Kegelfläche und einer Ebene. Kegellinsen werden häufig verwendet, um Lichtstrahlen mit einer Bessel-Intensitätsverteilung oder kegelförmigen nicht emittierenden Lichtstrahlen zu erzeugen. Wenn der Quasi-Direktstrahl in einen Ringstrahl verwandelt wird, sollte die Ebene der Kegellinse auf die Quasi-Direktlichtquelle ausgerichtet sein.

Kegellinse, UV-Schmelzkwartz

Übersicht

Eine Kegellinse, auch als rotierendes symmetrisches Prisma bezeichnet, besteht aus einer Kegelfläche und einer Ebene. Kegellinsen werden häufig verwendet, um Lichtstrahlen mit einer Bessel-Intensitätsverteilung oder kegelförmigen nicht emittierenden Lichtstrahlen zu erzeugen. Wenn der Quasi-Direktstrahl in einen Ringstrahl verwandelt wird, sollte die Ebene der Kegellinse auf die Quasi-Direktlichtquelle ausgerichtet sein.

Kegellinsen brechen das Licht nach dem Schneller-Gesetz und können verwendet werden, um den Ablenkwinkel zu messen:

Dabei ist n der Brechungsgrad des Glases, α der physikalische Bodenwinkel der Kegellinse und ß der durch das Brechen des Lichts und die optische Achse erzeugte Ablenkwinkel. Es wird angenommen, dass der Brechungsgrad der Luft 1 ist.

Die unteren Winkel dieser präzise polierten Kegellinsen reichen von 0,5° bis 40°. Sie sind aus hochwertigem UV-Schmelzkwartz hergestellt und eignen sich ideal für Hochleistungslaseranwendungen. Unsere Kegellinsen sind entweder unbeschickt oder mit vier durchlässigen Beschichtungen erhältlich: -UV (245 - 400 nm), -A (350 - 700 nm), -B (650 - 1050 nm) oder -C (1050 - 1700 nm). Durchlässige Membrane reduzieren die Oberflächenreflexivität der Linse, um eine maximale Durchlässigkeit zu erzielen (R(avg) < 0,5%). Für eine individuelle Beschichtung wenden Sie sich bitte an den technischen Support.

Eigenschaften

• Durchmesser 1/2 Zoll oder 1 Zoll

• Es gibt sechs Unterwinkel: 0,5°, 1,0°, 2,0°, 5,0°, 10,0°, 20,0° und 40,0°

• Versionen ohne Beschichtung oder Perforation

Anwendungen

• Laserbohren / optische Bohren

• Optische Erfassung

• Optische Kohärenzschichtanalyse (OCT)

• Hornhornchirurgie

• Teleskope

Spezifikationsparameter

Strahlform

Lichtstrahl durch Kegellinsen

• Besserstrahl: Keine Diffraction

• Ringstrahl: Ideal für das Laserbohren

Abbildung 2.1:Der absolute Wert der Besser-Funktion der Reihe 0(th). Ein echter Besser-Strahl erfordert, dass jeder Ring die gleiche Energie hat wie der zentrale Spitzenpunkt, daher ist keinx MengeDie Energie.

Abbildung 2.2:Lichtdiagramm von Kegellinsen.

Besserstrahl ist ein nicht diffraktierender, konzentrischer Ringstrahl, der die gleiche Leistung hat wie der zentrale Ring. Technisch ist es nicht möglich, Bessel-Strahlen zu erzeugen, da es keinex MengeDie Energie. Aber wenn man den Gaussischen Strahl durch die Kegellinse hindurchgeht und die Projektion des Strahls in der Nähe der Kegelfläche der Kegellinse bringt, kann man einen Strahl erzeugen, der sehr ähnlich der Bessel-Verteilung ist. Abbildung 2.1 zeigt den absoluten Wert dieser Besser-Funktion der Reihe 0 (th).

Wenn der Strahl von der Linse entfernt projiziert wird, bildet sich ein einziger ringförmiger Strahl. Tatsächlich ist der Strahl kegelförmig (d. h. der Durchmesser nimmt mit der Entfernung zu), aber das Licht wird nicht abgestrahlt, so dass die Dicke des Ringes unverändert bleibt (siehe Abbildung 2.2). Die Dicke des Ringes beträgt die Hälfte des Durchmessers des einfallenden Laserstrahls. Diese Art von Strahlen wird in der Regel in Laserbohranwendungen verwendet.

Runde Ecke

Die Intensitätsverteilung des erzeugten Besser-Strahls und des ringförmigen Gauss-Strahls wird durch einen Spitzenfehler beeinflusst. Wenn die Spitze rund ist, zeigt die zentrale Wellenklappe des Besserstrahls der Nullklasse eine Intensitätsschwandlung anstatt räumliche Konsistenz (1), während der hohle Gaussiastrahle einen asymmetrischen Ring hat, dessen Schwanz in Richtung Zentrum oder Sekundärring (2) ist. umBesser.Verringern Sie die runden Winkel und Thorlabs fertigt interne Kegellinsen, so dassW alleDer Produktionsprozess wird so gesteuert, dass der Mindestdurchmesser des Rundvinkels nur 0,70 mm beträgt.

Abbildung 2.3:Experimentelle Einrichtung zur Erzeugung hohler ringförmiger Gaussiastrahle.

Abbildung 2.4:Wie auf dem Beobachtungsbildschirm gezeigt, erzeugt Thorlabs Kegellinse (a) und zwei allgemeine Kegellinsen [(b) und (c)] einen Ringstrahl. Die Ringe, die von Thorlabs-Kegellinsen erzeugt werden, übergehen von hoher Intensität zu niedriger Intensität in kurzer Reichweite, während die normalen Kegellinsen auf mehr Pixeln übergehen. Die weiße horizontale Linie zeigt die Position der Intensitätsverteilung, die in Abbildung 2.5 extrahiert wurde.

Da alle Mängel an der Spitze der Kegellinse die Eigenschaften des emittierenden Lichtstrahls beeinflussen, zeigen wir die Qualität der Thorlabs-Kegellinse, indem wir diese mit den hohlen Gaussian-Strahlen vergleichen, die von zwei normalen Kegellinsen erzeugt werden. Der Ringstrahl wird durch die in Abbildung 2.3 dargestellte experimentelle Einrichtung erzeugt, die einen 633 nm Laser, einen GBE05-A 5X-Farbdifferenz-Galileo-Strahler, einen SM2D25D SM2-Ringantrieb mit variablem Licht, eine Kegellinse (AX2520 und eine allgemeine Kegellinse mit zwei Kegelwinkeln von 20°) und einen EDU-VS1-Polystyren-Beobachtungsbildschirm enthält. Um zu erhaltenBesser.Der Laser, der in die Kegellinse eintritt, muss durch einen geradlinigen Strahl mit kleinem Durchmesser passieren. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Strahl zuerst quasi-direkter Strahl verlängert wird und dann durch den Lichtappendix bis zu 2,0 mm geschlossen wird. Die erhaltene Strahlform wird dann auf den Beobachtungsbildschirm projiziert. Der Beobachtungsbildschirm befindet sich in der Ferne. Um die Bewegung zu erleichtern, ist der Beobachtungsbildschirm auf einer Schwanzschiene mit einklebendem Schienenschieber montiert.

Abbildung 2.4 zeigt die auf dem Beobachtungsbildschirm angezeigten ringförmigen Gaussian-Strahlen von drei Testkegelinsen. In Bezug auf die Strahlqualität erzeugen die Thorlabs-Kegellinsen (Abbildung 2.4(a)) saubere ringförmige Strahlen mit hohem Kontrast zwischen den Ringkanten und dem dunklen Zentrum. Die Ringstrahlqualität der Kegellinsen anderer Hersteller ist unterschiedlich. Wie in Abbildung 2.4(c) gezeigt, ist der Ring, der von einer der allgemeinen Kegellinsen erzeugt wird, in einem Bereich mit hoher und niedriger Intensität sehr schlecht kontrastiert. Der Hauptring erscheint schwächer und eine Nicht-Null-Intensitätsverteilung im Ring ist sichtbar. Die zweite allgemeine Kegellinse im unteren Bild erzeugt einen sauberen Ring, aber der Kontrast zwischen den Ringkanten und dem dunklen Zentrum ist deutlich schwacher.

Um die Änderung der Intensität des erhaltenen Strahls hervorzuheben, wurden pseudo-farbige Skala-Versionen dieser Bilder erstellt und Linienkonturen extrahiert. Abbildung 2.4 zeigt nebeneinander das Originalbild (links) und das pseudo-farbige Bild (rechts); Eine weiße Linie in der Abbildung zeigt den Standort des Intensitätsverteilungsdiagramms, und Abbildung 2.5 zeigt die entsprechenden Pixelinformationen. Der Linienstärkenvergleich der drei Testkegellinsen zeigt, dass die kegellinsen von Thorlabs den deutlichsten stärkespitze aufweisen, nämlichBesser.Kontrast, da seine Intensität bei der geringsten Anzahl von Pixeln von hell zu dunkel wird. Während die allgemeine Kegellinse im größeren Pixelbereich von der hellen Kante zum Null-Intensitätszentrum übergeht, kann dies am Ende des langsamen Abbau der asymmetrischen Intensitätsspitzen zu erkennen sein. Dies kann dazu führen, dass der Kontrast zwischen hellen Ringen und Hohlräumen verringert wird. Bitte beachten Sie, dass der Nicht-Null-Spitzenwert im Ringzentrum der erwartete Effekt ist, da nur die idealen,Besser.Die Kegellinse hat nur eine hohe Festigkeit an der Kante und ist anderswo Nullstärke. Durch die Verbesserung des runden Winkeldurchmessers und die Verringerung der Oberflächenfehler der Kegellinse kann der Kontrast zwischen den Bereichen mit hoher Festigkeit und den Nicht-Nullzentren verbessert werden.

Abbildung 2.5:Linienkonturen aus dem Ringstrahlbild in Abbildung 2.4 extrahiert. Die Kegellinsen von Thorlabs weisen die deutlichsten Intensitätsspitzen auf, wobei der Übergang vom hellen Rand zum Zentrum der Nullintensität am steilsten ist. Die Stärke ist in beliebigen Einheiten ausgedrückt und ist kein absoluter Messwert. Der Standort wird auch in beliebigen Einheiten angeboten, abhängig jedoch von der Anzahl der Pixel.

Schadensschwelle

Schädigungsschwelle für UV-Schmelzkwartz-Kegellinsen

Die Spezifikationen in Tabelle 3.1 sind die Messdaten für Thorlabs UV-Schmelzquartzlinsen. Die Spezifikation der Schädigungsschwelle ist für alle UV-geschmolzenen Quarzlinsen fest, unabhängig von der Linsengröße.

Tabelle 3.1 Spezifikationen der Schadensschwelle

Anmerkungen

a. Die Leistungsdichte des Strahls wird in W/cm berechnet. Warum die lineare Leistungsdichte von langen Impulsen und kontinuierlichem Licht istBesser.Um zu messen, lesen Sie bitte den Abschnitt "Kontinuierliche Wellen und Langpulslasers" unten.

Die vorgeschriebene Schädigungsschwelle ist eine zertifizierte Messung und nicht eine echte Schädigungsschwelle (d.h. die maximale Ausgabe, die ein optisches Element ohne Schädigung ertragen kann).

Laserinduzierte Schädigungsschwelle Tutorial

Im Folgenden wird kurz erläutert, wie die Laser-induzierte Schädigungsschwelle gemessen und wie man anhand der Schädigungsschwellenspezifikationen feststellt, ob optische Komponenten für eine bestimmte Anwendung geeignet sind. Bei der Auswahl der optischen Komponenten ist es wichtig, die Laser-Induzierte Schädigungsschwelle (LIDT) der optischen Komponenten zu verstehen. Die LIDT der optischen Komponenten hängt weitgehend vom Typ des Lasers ab, den Sie verwenden. Kontinuierliche Wellen (CW)-Laser verursachen in der Regel Schäden durch thermische Effekte (Absorption von Membranschichten oder Substraten). Der Pulslaser nimmt in der Regel die Elektronen aus der Kristallgitterstruktur der optischen Komponenten ab, bevor sie thermische Schäden verursachen. Bitte beachten Sie, dass die hier angegebenen Anleitungen den Betrieb bei Raumtemperatur und den neuen optischen Komponenten voraussetzen (d.h. die Kratzer- und Stirnpunktspezifikationen erfüllen, die Oberfläche frei von Verschmutzungen usw.). Da Staub oder andere Partikel auf der Oberfläche des optischen Bauteils die Schädigungsschwelle senken können, empfehlen wir, die Oberfläche des optischen Bauteils sauber und frei von Verunreinigungen zu halten. Weitere Informationen zur Reinigung von optischen Komponenten finden Sie in unserem Tutorial zur Reinigung von optischen Komponenten.

Testmethoden

Thorlabs testet LIDT nach den Normen ISO/DIS 11254 und ISO 21254.

Zunächst geben wir einen Lichtstrahl mit niedriger Leistung / Energie in die optische Komponente zu messen. Die 10 Positionen der optischen Komponenten werden unter diesem Laserstrahl 30 Sekunden lang (kontinuierlicher Laser) oder mehrere Impulse belichtet (spezifische Impulsschwere Frequenz). Nach der Belichtung wird mit einem Mikroskop (Vergrößerungsrate ~ 100X) auf sichtbare Schäden nachgewiesen. Erfassen Sie die Anzahl der Schadensstellen und die entsprechende Leistung/Energie. Anschließend wird die Leistung / Energie des einfallenden Lichts erhöht oder verringert und an zehn neuen Stellen der optischen Komponenten belichtet. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis eine Schädigung beobachtet wird. Die Schädigungsschwelle ist somit die höchste Leistung/Energie, die ein optisches Element ohne Schädigung ertragen kann. Abbildung 37B zeigt die Testergebnisse eines BB1-E02-Spiegels.

Abhängig von den Testergebnissen beträgt die Schädigungsschwelle des Spiegels 2,00 J/cm2 (532 nm, Pulsbreite 10 ns, 10 Hz, Ø0,803 mm). Bitte beachten Sie, dass diese Tests auf sauberen optischen Komponenten durchgeführt werden, da Verunreinigungen und Schadstoffe die Schädigungsschwelle für Komponenten deutlich senken können. Diese Testergebnisse repräsentieren nur eine bestimmte Membranschicht und die Spezifikationen der Schädigungsschwelle von Thorlabs variieren je nach Membranschicht.

Kontinuierliche Wellen- und Langpulslaser

Wenn ein optisches Element durch einen kontinuierlichen Wellenlaser (CW) beschädigt wird, ist dies in der Regel aufgrund der Absorption von Laserenergie, die eine Oberflächenschmelze oder eine Beschädigung der optischen Membranschicht (Perforationsfilm) verursacht [1]. Bei der Analyse von LIDT können Impulse mit einer Pulsbreite von mehr als 1 µs als kontinuierliche Laser angesehen werden.

Tabelle 37C Beispiele für Testdaten

Wenn die Pulsbreite zwischen 1 ns und 1 µs liegt, können Laser-induzierte Schäden aufgrund von Absorption oder dielektrischen Bruch verursacht werden, so muss der Benutzer gleichzeitig kontinuierliche Wellen und Impulse LIDT analysieren. Die Absorption kann durch die Eigenschaften der optischen Komponenten oder die Unregelmäßigkeit der Oberfläche verursacht werden; Der LIDT-Wert ist nur für optische Komponenten gültig, die die vom Hersteller angegebenen Oberflächenqualitätsspezifikationen erfüllen oder übertreffen. Obwohl viele optische Komponenten in der Lage sind, hohe Leistung kontinuierliche Wellen Laser standzuhalten, sind kontinuierliche Wellen Schädigungsschwellen für optische Komponenten wie Kleber (z. B. Farbdifferenz-Doppellinsen) oder hohe Absorption (z. B. Neutral-Dichte-Filter) niedriger, da die Absorption oder Streuung von Kleberschichten oder Metallfolien die Schädigungsschwelle senkt.

Der Pulslaser mit hoher Puls-Wiederholfrequenz (PRF) ähnelt dem kontinuierlichen Strahl. Dies hängt jedoch weitgehend von Faktoren wie Absorption und Wärmediffusion ab, daher gibt es keine zuverlässige Möglichkeit zu bestimmen, ob ein hoher PRF-Laser die optischen Komponenten durch thermische Effekte beschädigt. Bei Lichtstrahlen mit hohem PRF müssen sowohl die durchschnittliche Leistung als auch die Spitzenleistung mit der gleichen CW-Leistung verglichen werden. Darüber hinaus gibt es bei hochtransparenten Materialien bei erhöhter PRF kaum oder keine LIDT.W alleKeine Abnahme.

Um die von den optischen Komponenten festgelegten Schwellenwerte für kontinuierliche Wellenschäden zu verwenden, sind folgende Informationen erforderlich:

1. Ihre Laserwellenlänge

2. Strahldurchmesser (1/e(2))

3. Ungefähre Intensitätskontur des Strahls (z. B. Gaussische Verteilung)

4. Lineare Leistungsdichte des Strahls (Gesamtleistung geteilt durch 1/e(2) Strahldurchmesser)

Thorlabs verwendet W/cm, um den LIDT-Wert eines CW-Lasers auszudrücken. Auf diese Weise kann ein LIDT, der in linearer Leistungsdichte gegeben wird, für jeden Strahldurchmesser verwendet werden; Eine Neuberechnung aufgrund einer Änderung der Fleckgröße ist nicht erforderlich, wie in Abbildung 37D gezeigt. Berechnen Sie die durchschnittliche lineare Leistungsdichte mit der folgenden Formel.

Die oben genannte Berechnungsformel geht davon aus, dass es sich um ein gleichmäßiges Profil der Strahlenintensität handelt. Jetzt müssen Sie Hotspots oder andere ungleichmäßige Intensitätskonfiguren im Strahl berücksichtigen und die maximale Leistungsdichte grob berechnen. Zum Beispiel ist die maximale Leistungsdichte von Gaussianischem Licht in der Regel doppelt so hoch wie der gleichmäßige Strahl (Abbildung 37E).

Vergleichen Sie nun die maximale Leistungsdichte mit der LIDT, die von den optischen Komponenten vorgeschrieben wird. Wenn die Testwellenlänge des optischen Bauteils nicht der Ihrer Arbeitswellenlänge entspricht, muss die Schädigungsschwelle entsprechend skaliert werden. Erfahrungsgemäß besteht eine lineare Beziehung zwischen Schadensschwelle und Wellenlänge. Wenn die Wellenlänge also verringert wird, verringert sich auch die Schädigungsschwelle (z. B. ist die Schädigungsschwelle für LIDT bei 1310 nm 10 W/cm und bei 655 nm 5 W/cm):

Diese Empirik bietet nur allgemeine Trends, es ist keine quantitative Analyse von LIDT und Wellenlängen. Beispielsweise ist für kontinuierliche Lichtanwendungen die Schädigungsschwelle gut proportional zur Absorption der Membranschicht und des Substrats, während diese Absorption nicht unbedingt proportional zur Wellenlänge ist. Obwohl die oben genannten Verfahren eine gute Praxis für die LIDT-Berechnung sind, wenden Sie sich bitte an den technischen Support, wenn die Arbeitswellenlänge von der LIDT-Wellenlänge abweicht. Wenn die tatsächliche Leistungsdichte unter der angepassten Schädigungsschwelle liegt, sollten die optischen Komponenten für Ihre Anwendung geeignet sein.

Bitte beachten Sie, dass zwischen den Schädigungsschwellen, die wir online festlegen, und unseren Testergebnissen eine gewisse Vorbehaltsfehler vorhanden sind, um sich an die Unterschiede zwischen den einzelnen Batches anzupassen. Bei Bedarf können wir separate Testinformationen und Testzertifikate zur Verfügung stellen. Wir verwenden ähnliche optische Komponenten zur Schädigungsanalyse (die optischen Komponenten des Kunden werden nicht beschädigt). Tests können zusätzliche Kosten oder Lieferzeiten erfordern. Bitte kontaktieren Sie den technischen Support für weitere Informationen.

Pulslaser

Wie oben erwähnt, führt ein Pulslaser in der Regel eine andere Art von Schäden an den optischen Komponenten als ein kontinuierlicher Wellenlaser ein. Der Pulslaser beschädigt normalerweise keine optischen Komponenten durch thermische Effekte; Sie beschädigen das Material, indem sie starke elektrische Felder erzeugen, die einen dielektrischen Bruch im Material induzieren können. Leider ist es sehr schwierig, die LIDT-Spezifikationen der optischen Komponenten mit dem Laser zu vergleichen, den Sie verwenden. Es gibt eine Vielzahl von Mechanismen für die Schädigung von optischen Elementen durch den Pulslaser, und das Ausmaß der Schädigung hängt von der Pulsbreite des Lasers ab. Der hervorgehobene Abschnitt in Tabelle 37F fasst die Pulsbreite zusammen, die den von uns festgelegten LIDT-Werten entspricht.

Impulse kleiner als 10(-9 )s fehlen an Zuverlässigkeit im Vergleich zu den von uns festgelegten LIDT-Werten. In diesem ultrakurzen Impulsbereich dominieren verschiedene Mechanismen die Schädigungsmechanismen [2], wie z. B. die Multiphotonen-Lawinenionisierung. Stattdessen werden Schäden an optischen Elementen durch Impulse zwischen 10(-7) s und 10(-4) s durch dielektrische Bruche oder thermische Effekte verursacht. Dies bedeutet, dass die Schädigungsschwellen für kontinuierliche und pulsierte Laser mit dem Laserstrahl verglichen werden müssen, um festzustellen, ob die optischen Komponenten für Ihre Anwendung geeignet sind.

Tabelle 37F Laserinduzierter Schadensintervall

Wenn Sie einen gegebenen LIDT unter einem bestimmten Pulslaser mit dem Laser vergleichen, den Sie verwenden, müssen Sie folgende Informationen erfahren:

1. Ihre Laserwellenlänge

2. Ihre Strahlenergiedichte (Gesamtenergie geteilt durch 1/e(2) Fläche)

3. Ihre Laserpulsbreite

4. Ihre Laserpulswiederholungsfrequenz (PRF)

5. Der Strahldurchmesser Ihres Lasers (1/e(2))

6. Ungefähre Intensitätsverteilung des Strahls (z. B. Gaussische Verteilung)

Ihre Strahlenenergiedichte muss in J/cm(2) berechnet werden. Abbildung 37G zeigt, warum die Energiedichte der kurzpulsigen Lichtquelle LIDT ausdrücktBesser.Maß. Unter diesen Bedingungen ist die LIDT, die in der Energiedichte gegeben wird, unabhängig von der Fleckgröße; Es ist daher nicht erforderlich, den LIDT-Wert aufgrund der Änderung der Fleckgröße neu anzupassen. Der Berechnungsprozess geht davon aus, dass die Lichtintensitätsverteilung gleichmäßig ist. Sie müssen die Energiedichte anpassen, um auf Hitzpunkte oder andere ungleichmäßige Intensitätsverteilungen im Strahl zu reagieren, und Sie müssen die maximale Energiedichte grob berechnen. Zum Beispiel ist die maximale Energiedichte des Gaussianischen Lichts in der Regel doppelt so hoch wie der 1/e(2)-Strahl.

Vergleichen Sie nun die maximale Energiedichte mit dem gegebenen LIDT für die optische Komponente. Wenn die Testwellenlänge der optischen Komponenten nicht der Ihrer Arbeitswellenlänge entspricht, muss die Schädigungsschwelle entsprechend skaliert werden [3]. Nach Erfahrung ist die Schädigungsschwelle und das Wellenlängenverhältnis quadratisch proportional. Wenn die Wellenlänge also verringert wird, verringert sich auch die Schädigungsschwelle (z. B. 1 J/m bei 1064 nm(2) und 0,7 J/cm bei 532 nm(2)):

Der Strahldurchmesser ist auch beim Vergleich der Schädigungsschwellen wichtig. Obwohl LIDT, ausgedrückt in J/cm², nicht mit der Fleckgröße verbunden ist; Große Strahlen können jedoch mehr Mängel beleuchten, was zu größeren Änderungen der Schwellenwerte für Laserschäden führen kann [4]. Für die Daten hier wird die LIDT mit einem Strahl von weniger als 1 mm gemessen. Wenn die Strahlgröße größer als 5 mm ist, wird die LIDT (J/cm2) auch mit dem Strahldurchmesser verbunden, da größere Strahlen leicht mehr Mängel ausgesetzt sind.

Nun muss die Pulsbreite kompensiert werden. Je länger die Pulsbreite ist, desto mehr Energie können die optischen Komponenten aushalten. Für eine Pulsbreite von 1 ns bis 100 ns kann die Beziehung etwa wie folgt angegeben werden:

Mit dieser Formel können Sie die LIDT an Ihre Berechnung der Pulsbreite anpassen. Wenn die maximale Energiedichte des verwendeten Lasers kleiner ist als die eingestellte LIDT-maximale Energiedichte, sind die optischen Komponenten für Ihre Anwendung geeignet. Bitte beachten Sie, dass diese Berechnung nur für Pulslaser zwischen 10(-9) s und 10(-7) s gilt. Bei Pulslasern zwischen 10(-7) s und 10(-4) s müssen Sie auch prüfen, ob eine kontinuierliche Welle LIDT erfüllt ist.

Bitte beachten Sie, dass zwischen den Schädigungsschwellen, die wir online festlegen, und unseren Testergebnissen eine gewisse Vorbehaltsfehler vorhanden sind, um sich an die Unterschiede zwischen den einzelnen Batches anzupassen. Bei Bedarf können wir separate Testinformationen und Testzertifikate zur Verfügung stellen. Bitte kontaktieren Sie den technischen Support für weitere Informationen.

Berechnung der Laserinduzierten Schädigungsschwelle (LIDT)

Um festzustellen, ob ein bestimmtes Lasersystem ein optisches Element beschädigt, werden im Folgenden zahlreiche Berechnungsbeispiele für die Laserinduzierte Schädigungsschwelle (LIDT) angegeben. Um ähnliche Berechnungen zu erleichtern, bieten wir einen Tabellenrechner an, den Sie auf die Schaltfläche rechts herunterladen können. Geben Sie beim Einsatz des Rechners zunächst in das grüne Feld den von der optischen Komponente angegebenen LIDT-Wert und die entsprechenden Parameter Ihres Lasersystems ein. Die Tabelle berechnet die lineare Leistungsdichte des CW- und Pulssystems sowie die Werte der Energiedichte des Pulssystems. Diese Werte basieren aufErkenntnisDie Skaliermethode berechnet den angepassten, proportional skalierten LIDT-Wert für die optische Komponente. Der Rechner nimmt eine Gaussische Strahlkontur an, daher müssen Korrekturkoeffizienten (Gleichmäßigkeit usw.) für andere Strahlformen eingeführt werden. LIDT Skalierung nach Erfahrung bestimmt; Genauigkeit kann nicht garantiert werden. Beachten Sie, dass in bestimmten Spektralbereichen die Absorptionsfähigkeit der optischen Komponenten oder der Membranschicht des Lasers LIDT erheblich reduzieren kann. Diese LIDT-Werte gelten nicht für ultrakurze Impulse mit einer Pulsbreite von weniger als 1 ns.

Bild 71A:Die maximale Lichtverteilung des Gaussischen Strahls* ist etwa doppelt so groß wie die gleichmäßige Strahlverteilung.

CW Laser Beispiele

Angenommen, ein CW-Lasersystem liefert bei 1319 nm einen Gaussstrahl von 0,5 W mit einem Durchmesser von 1/e(2) von 10 mm. Direkt durch die Gesamtleistung geteilt durch den Strahldurchmesser erhält man eine durchschnittliche lineare Leistungsdichte von 0,5 W/cm:

Die maximale Leistungsdichte eines Gaussstrahls beträgt jedoch etwa das Doppelte der maximalen Leistungsdichte eines homogenen Strahls, wie in Abbildung 71A gezeigt. Daher liegt die maximale lineare Leistungsdichte des Systems bei 1 W/cm.

Die CW LIDT von AC127-030-C ist 350 W/cm, gemessen bei 1550 nm. Die CW-Schädigungsschwelle ist in der Regel direkt proportional zur Wellenlänge der Laserquelle und ergibt somit einen angepassten LIDT-Wert:

Der eingestellte LIDT-Wert von 350 W/cm x (1319 nm / 1550 nm) = 298 W/cm ist deutlich höher als die maximale lineare Leistungsdichte des Lasersystems, so dass es sicher ist, dieses Doppelobjektiv zu verwenden.

Impuls-Nanosekundlaserbeispiel: Skalierung mit unterschiedlichen Pulsbreiten

Angenommen, ein dreifacher Frequenzausgang eines pulsierten Nd:YAG-Lasersystems ist 355 nm, 10 Hz, eine Pulsbreite von 2 ns, eine Einzelpulsenergie von 1 J und ein Gaussiastrahldurchmesser von 1,9 cm(1/e(2)). Die Pulsenergie wird durch die Strahlfläche geteilt, um die durchschnittliche Energiedichte jedes Pulses zu erhalten:

Wie oben erwähnt, ist die maximale Energiedichte des Gaussiastrahls etwa doppelt so hoch wie die durchschnittliche Energiedichte. Daher liegt die maximale Energiedichte des Strahls bei ~0,7 J/cm(2).

Vergleichen Sie diese Strahlenenergiedichte mit dem LIDT-Wert von 1 J/cm für den Breitband-Medium-Membran-Spiegel BB1-E01(2) und dem LIDT-Wert von 3,5 J/cm für den Nd:YAG-Laser-Spiegel NB1-K08(2). Beide LIDT-Werte wurden bei 355 nm gemessen und mit einem Pulslaser mit einer Pulsbreite von 10 ns und einer schweren Frequenz von 10 Hz bestimmt. Daher muss die kürzere Pulsbreite des Systems angepasst werden. Wie im vorherigen Etikett beschrieben, ist der LIDT-Wert eines Nanosekondenpulses proportional zur Quadratwurzel der Laserpulsbreite:

Mit diesem Regulierungsfaktor wird der LIDT-Wert des Breitbandreflektors BB1-E01 auf 0,45 J/cm(2) und der LIDT-Wert des Nd:YAG-Laserreflektors auf 1,6 J/cm(2) verändert und diese direkt mit der maximalen Energiedichte des Strahls von 0,7 J/cm(2) verglichen. Breitbandreflektoren sind wahrscheinlich beschädigt durch Laser, aber spezielle Laserreflektoren können für Lasersysteme verwendet werden.

Impuls-Nanosekundlaserbeispiel: Skalierung für verschiedene Wellenlängen

Angenommen, ein Pulslasersystem sendet 10 ns Impulse bei 2,5 Hz mit einer Energie von 100 mJ pro Impuls bei 1064 nm und einem 1/e(2) Strahldurchmesser von 16 mm aus, müssen wir jetzt mit einem neutralen Dichtefilter dämpfen. Für Gaussische Ausgänge wird die maximale Energiedichte mit diesen Spezifikationen auf 0,1 J/cm(2) berechnet.

Für einen 10 ns Impuls von 355 nm beträgt die Schädigungsschwelle für einen reflektierenden neutralen Dichtefilter NDUV10A Ø25 mm, OD 1,0 0,05 J/cm(2), während für einen 10 ns Impuls von 532 nm die Schädigungsschwelle für einen ähnlichen NE10A Absorptionsfilter 10 J/cm(2) beträgt. Gemäß der Beschreibung im vorherigen Etikett ist der LIDT-Wert der optischen Komponente für Nanosekondenpulse proportional zur Quadratwurzel der Wellenlänge:

Abhängig von diesem Verhältnis beträgt der LIDT-Wert nach Einstellung des Reflexfilters 0,08 J/cm(2) und der Absorptionsfilter 14 J/cm(2). Um optische Schäden zu verhindern, ist der AbsorptionsfilterBesser.Auswahl.

Impulse Mikrosekunden Laser Beispiele

Betrachten Sie ein Lasersystem, das einen 1 µs-Impuls mit einer einzelnen Impulsenergie von 150 µJ und einer schweren Frequenz von 50 kHz erzeugt, was zu einem relativ hohen Leerbehalt von 5% führt. Das System befindet sich zwischen CW und pulslaser induzierten Schäden, die durch jeden Mechanismus Schäden an optischen Komponenten verursachen können. Daher müssen CW- und Impuls-LIDT-Werte gleichzeitig mit den Eigenschaften des Lasersystems verglichen werden, um eine sichere Arbeit zu gewährleisten.

Wenn dieser längere Impulslaser einen Gaussstrahl von 980 nm mit einem Durchmesser von 1/e(2) von 12,7 mm emittiert, ist die lineare Leistungsdichte des Laserausgangs 5,9 W/cm und die Energiedichte eines einzelnen Impulses 1,2 x 10(-4) J/cm(2). Vergleichen Sie diesen Wert mit dem LIDT-Wert der Nullviertel-Wellen des WPQ10E-980-Polymers mit 5 W/cm für 810 nm kontinuierliche Wellen und 5 J/cm für 10 ns-Impulse bei 810 nm(2). Wie zuvor ist das CW LIDT der optischen Komponenten linear proportional zur Laserwellenlänge, so dass der CW-Wert bei 980 nm auf 6 W/cm angepasst wurde. Der Impuls LIDT hingegen ist proportional zur Quadratwurzel der Laserwellenlänge und der Quadratwurzel der Pulsbreite, so dass der angepasste Wert für einen 1 µs-Impuls bei 980 nm 55 J/cm ist (2). Der Impuls LIDT der optischen Komponenten ist deutlich größer als die Energiedichte des Laserpulses, so dass ein einzelner Impuls die Wellen nicht beschädigt. Allerdings kann eine hohe durchschnittliche lineare Leistungsdichte eines Lasersystems, ähnlich wie ein leistungsstarker CW-Strahl, thermische Schäden an optischen Komponenten verursachen.

Produktbestellinformationen

Konuslinsen, unbeschickt

Diese Kegellinsen sind nicht beschichtet und werden für den Wellenlängenbereich von 185 nm - 2,1 µm verwendet. Ihre Basis ist ultravioletter geschmolzener Quartz, ideal für Anwendungen von UV bis nahem Infrarot. UV-Schmelzkwartz weist eine bessere Gleichmäßigkeit und einen niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Vergleich zu N-BK7 auf.

a. Der Ablenkwinkel wird durch Licht von 532 nm berechnet.

b. Typische Durchlässigkeitskurve für 10 mm dicke Fensterscheiben.

Allgemein (14 Artikel)

Kegellinse, Perforation: 245 - 400 nm

Diese Kegellinse hat eine Perforanz von 245 bis 400 nm und eine hohe Durchlässigkeit im UV-Bereich und eignet sich ideal für UV-Anwendungen. Darüber hinaus bietet die verwendete Substrate (UV-Schmelzkwartz) eine hervorragende UV-Durchlässigkeit.

a. Der Ablenkwinkel wird durch Licht von 330 nm berechnet.

b. Jede Oberfläche

Allgemein(1 Artikel)

Kegellinse, Perforation: 350 - 700 nm

Diese Kegellinsen haben eine Perforanz von 350 bis 700 nm und eignen sich perfekt für einige Nahviolett (NUV) und alle sichtbaren Lichtbänder. Dieser Wellenlängenbereich eignet sich hervorragend für Helium-Radion-Laser und andere sichtbare Laser.

a. Der Ablenkwinkel wird durch Licht von 532 nm berechnet.

b. Jede Oberfläche

Allgemein (14 Artikel)

Kegellinse, Perforation: 650 - 1050 nm

Diese Kegellinsen haben eine permeable Membranwellenlänge von 650 bis 1050 nm und sind ideal für viele Near Infrared (NIR)-Anwendungen wie optische Erfassung und Hornhornchirurgie.

a. Der Ablenkwinkel wird durch Licht von 850 nm berechnet.

b. Jede Oberfläche

Allgemein (14 Artikel)

Kegellinse, Perforation: 1050 - 1700 nm

Diese Kegellinsen haben eine Perforanz von 1050 bis 1700 nm und sind ideal für Near Infrared (NIR)-Anwendungen. Dieser Wellenlängenbereich umfasst Wellenlängen für Anwendungen wie die optische Kohärenztomografie (OCT), die optische Erfassung und das Laserbohren. Die Verwendung von Kegellinsen in diesen Anwendungen erhöht die Fokussiertiefe des Probenarms.

a. Der Ablenkwinkel wird durch Licht von 1310 nm berechnet.

b. Jede Oberfläche

Allgemein (14 Artikel)