Hoe u een Fused Silica-lens kiest voor 355 nm, 532 nm en 1064 nm lasersystemen

Het kiezen van de juiste lens van gesmolten silica voor een lasersysteem vereist meer dan het matchen van de diameter en brandpuntsafstand. Van 355 nm UV tot 532 nm groene en 1064 nm nabij-IR-lasers, verschillen in materiaalkwaliteit, AR-coating, laser-geïnduceerde schadedrempel (LIDT) en oppervlaktekwaliteit kunnen de optische prestaties en betrouwbaarheid rechtstreeks beïnvloeden. In deze gids worden de belangrijkste specificaties uitgelegd waarmee ingenieurs en OEM-kopers rekening moeten houden bij het selecteren of aanpassen van lenzen van gesmolten silica voor verschillende lasergolflengten en bedrijfsomstandigheden.

Een betrouwbare kiezengesmolten silicalensvoor lasersystemen gaat het nooit alleen om het matchen van diameter- en brandpuntsafstandwaarden. Veel kopers en ingenieurs zien dat over het hoofd355nm UV-laserlenzen, 532nm groene laserlenzen, En1064nm infraroodlaserlenzenvereisen volledig op maat gemaakte materiaalkwaliteiten, anti{0}}reflectiecoatings en oppervlaktekwaliteitsnormen om stabiele laserprestaties te leveren.

In hoogvermogen- en gepulseerde laseropstellingen zijn technische indicatoren zoalsLaser-geïnduceerde schadedrempel (LIDT)De werkelijke straalgrootte, pulsduur en duurzaamheid van de coating bepalen rechtstreeks de levensduur van de lens en de consistentie van de verwerking. Voor OEM-laserfabrikanten, systeemintegrators en optische ingenieurs is het meest betrouwbare selectieprincipe eenvoudig:zorg ervoor dat elke lensspecificatie van gesmolten silica overeenkomt met uw echte laserwerkomstandigheden, niet alleen met mechanische afmetingen.

Deze praktische koopgids geeft een overzicht van de kritische criteria voor het specificeren355 nm, 532 nm en 1064 nm gesmolten silica-laserlenzen, met betrekking tot substraatkwaliteit, golflengte-specifieke selectie van AR-coatings, LIDT-evaluatie, normen voor oppervlakteafwerking, typen lensgeometrie en de volledige parameterlijst die vereist is voor nauwkeurige offertes voor aangepaste lenzen.

Bij de mondiale optische inkoop worden vaak termen als 'door elkaar gehaald'kwarts lens, gesmolten kwartslens, gesmolten silicalens en UV-gesmolten silicalens. Hoewel deze namen hetzelfde klinken, zijn ze dat ookniet uitwisselbaar voor precisielasertoepassingen. Het vermelden van alleen "kwartslenzen" op uw offerteaanvraag zal gemakkelijk leiden tot een niet-overeenkomende substraatkwaliteit en onbevredigende laserweerstand.

Gesmolten silica van laser-kwaliteitis het mainstream substraat voor industriële laseroptiek geworden dankzij het brede spectrale transmissiebereik, de ultra-lage thermische uitzettingscoëfficiënt en uitstekende thermische stabiliteit. Het presteert consistent over UV-, zichtbare en nabij-infrarode laserbanden, waardoor het ideaal is voor industriële laserverwerking met lange- cycli.

Specifiek voor355 nm UV-lasertoepassingen, Gesmolten silica van UV-kwaliteitis verplicht. Absorptie van onzuiverheden en slechte materiaalzuiverheid zullen de UV-doorlaatbaarheid ernstig verminderen, geleidelijke lensdegradatie veroorzaken en de precisie van UV-microbewerking, halfgeleiderverwerking en UV-lasermarkering in gevaar brengen.

Een kernaankoopregel voor laserlenzen:specificeer altijd uw lasergolflengte en werkparameters in plaats van algemene "kwartslens" -vereisten, zodat fabrikanten de juiste gesmolten silicakwaliteit voor uw toepassing kunnen selecteren.

Een identieke lensdiameter en brandpuntsafstand betekenen niet dat er sprake is van universele compatibiliteit. Elke lasergolflengte vereist exclusieve substraatstandaarden, AR-coatingontwerpen, oppervlaktekwaliteitstoleranties en LIDT-niveaus om laserschade te weerstaan ​​en een stabiele straalkwaliteit te behouden.

Voor laserapparatuur met één-golflengte,golflengte-specifieke laser-lijn AR-coatingspresteren altijd beter dan gewone breedbandcoatings en leveren een lagere oppervlaktereflectie, een hoger lichtgebruik en een betere thermische stabiliteit bij langdurig lasergebruik.

Dat gezegd hebbende, kunnen de coatingprestaties voor laserscenario's met hoog-vermogen niet uitsluitend afhankelijk zijn van spectrale gegevens. De coatingformule, het vacuümneerslagproces, het voor-voorreinigingsniveau van het substraat en de daadwerkelijke laserpulsomstandigheden bepalen allemaal de uiteindelijkeweerstand tegen laserschadeen de algehele levensduur van de lens.

355nm-lasersystemen stellen hoge eisen aan optische componenten, omdat UV-prestaties gevoelig kunnen zijn voor de zuiverheid van het substraat, de toestand van het oppervlak, vervuiling en coatingkwaliteit.

Bij het opgeven van een355 nm gesmolten silicalensHoud rekening met de volgende factoren.

1. Selecteer de juiste UV--kwaliteit gesmolten silica

Gesmolten silica van UV--kwaliteit wordt vaak gebruikt voor 355 nm-laseroptiek vanwege de gunstige UV-transmissie en thermische eigenschappen.

In plaats van simpelweg 'fused silica' te specificeren, moet u de vereiste materiaalkwaliteit bij de optische fabrikant bevestigen, met name voor precisie-UV-systemen of toepassingen met veeleisende vereisten op het gebied van transmissie en schadebestendigheid.

2. Specificeer een AR-coating van 355 nm

Elk ongecoat optisch oppervlak introduceert reflectieverliezen. In een lasersysteem kunnen deze verliezen de optische efficiëntie verminderen en ook bijdragen aan ongewenste reflecties en strooilicht.

Voor een systeem dat specifiek op 355 nm werkt, kan een laser-lijn AR-coating worden gespecificeerd die is geoptimaliseerd rond 355 nm om oppervlaktereflectie te verminderen.

Bij het aanvragen van een coating is het nuttig om niet alleen de middengolflengte te definiëren, maar ook de vereiste invalshoek en de gebruiksomgeving als deze afwijken van de standaardomstandigheden.

3. Evalueer LIDT aan de hand van de werkelijke laseromstandigheden

Voor gepulseerde UV-lasers kan LIDT een belangrijke factor zijn bij het bepalen of een optiek geschikt is voor de toepassing.

Een opgegeven waarde in J/cm² mag nooit worden vergeleken zonder rekening te houden met de bijbehorende testomstandigheden.

Relevante parameters zijn onder meer:

• Golflengte
• Pulsduur
• Puls-energie
• Herhalingspercentage
• Diameter van de balk
• Balk profiel
• Testmethode

Een LIDT-waarde gemeten onder pulsen van nanoseconden kan bijvoorbeeld niet automatisch worden gebruikt om de prestaties onder omstandigheden van picoseconden of femtoseconden te voorspellen.

Wanneer u een op maat gemaakte 355 nm-laserlens aanvraagt, geef dan waar mogelijk de werkelijke laserparameters op.

4. Kies de oppervlaktekwaliteit afhankelijk van de toepassing

Scratch-dig specificaties zoals40-20, 20-10 en 10-5toelaatbare cosmetische defecten op een optisch oppervlak beschrijven.

Een strengere specificatie is niet automatisch beter voor elk lasersysteem.

Voor veel precisielasertoepassingen kan 20-10 als uitgangspunt worden beschouwd, terwijl 10-5 of strengere eisen kunnen worden gespecificeerd voor optische systemen die bijzonder gevoelig zijn voor verstrooiing of oppervlaktedefecten.

De juiste specificatie is afhankelijk van de laseromstandigheden, het optische ontwerp en de systeemprestatie-eisen.

Als u de oppervlaktekwaliteit te- te veel specificeert, kunnen de productiekosten stijgen zonder dat dit een betekenisvolle verbetering van het uiteindelijke systeem oplevert.

532 nm-lasers worden gewoonlijk gegenereerd door frequentieverdubbeling en worden gebruikt in toepassingen variërend van optische instrumentatie tot precisielaserverwerking.

Een veel voorkomende aanschaffout is de veronderstelling dat twee 532 nm-lenzen met dezelfde diameter en brandpuntsafstand identiek zullen presteren.

Misschien niet.

Eén lens kan bijvoorbeeld een algemene breedband-AR-coating gebruiken die bedoeld is voor matig optisch vermogen, terwijl een andere lens een coating kan gebruiken die specifiek is ontworpen en gekwalificeerd voor een gepulseerde 532 nm-lasertoepassing.

Voordat u een532 nm gesmolten silica-laserlens, bevestigen:

• CW- of pulswerking
• Gemiddeld vermogen
• Puls-energie
• Pulsduur
• Herhalingspercentage
• Straaldiameter bij de lens
• Vereiste brandpuntsafstand
• Specificatie AR-coating
• Oppervlaktekwaliteit
• LIDT-vereiste, indien van toepassing

Met deze parameters kunnen de lens- en coatingspecificaties worden geëvalueerd op basis van de daadwerkelijke werkomgeving in plaats van alleen op basis van de golflengte.

1064 nm wordt veel gebruikt in Nd:YAG en aanverwante lasersystemen voor toepassingen op het gebied van markeren, materiaalverwerking, onderzoek, focussering en bundel-.

Voor systemen met een hoger- vermogen kunnen coatingabsorptie, verontreiniging, oppervlaktedefecten en golffrontkwaliteit steeds belangrijker worden.

1. Selecteer een AR-coating geoptimaliseerd voor 1064 nm

Als het optische systeem slechts rond 1064 nm werkt, kan een laser-lijn-AR-coating die voor deze golflengte is geoptimaliseerd, worden gebruikt om reflectieverliezen te minimaliseren.

Voor systemen die op meerdere golflengten werken, zoals fundamentele en harmonische golflengten, kan een breedband- of multi{0}}bandcoating geschikter zijn.

De coating moet daarom worden gekozen op basis van het volledige optische systeem, in plaats van eenvoudigweg de coating te kiezen met de laagste nominale reflectie bij één golflengte.

2. Stem de LIDT-vereisten af ​​op de laser

Een CW-laser en een gepulseerde laser van nanoseconde, picoseconde of femtoseconde mogen niet worden geëvalueerd met behulp van hetzelfde vereenvoudigde schadecriterium.

Geef voor gepulseerde systemen de pulsenergie, pulsduur, herhalingsfrequentie en straalgrootte op. Geef voor CW-systemen het bedrijfsvermogen en de straalkarakteristieken op.

Deze informatie helpt de optische fabrikant te bepalen of het substraat, het polijstproces en het coatingontwerp geschikt zijn voor de beoogde laseromstandigheden.

3. Overweeg golffront- en maattoleranties

Bij focusserings- en bundelafleveringssystemen- kunnen de optische prestaties ook afhankelijk zijn van specificaties zoals:

• Oppervlakte figuur
• Uitgezonden golffront
• Centratie
• Helder diafragma
• Diametertolerantie
• Centrum dikte
• Effectieve brandpuntsafstand (EFL)
• Brandpuntsafstand achter (BFL)

De vereiste toleranties moeten worden bepaald door het optische ontwerp.

Het specificeren van extreem nauwe toleranties zonder een vereiste op systeemniveau- kan de productieproblemen en -kosten aanzienlijk verhogen.

Materiaal en coating zijn slechts een deel van de lensspecificatie. De lensgeometrie heeft ook invloed op de sferische aberratie en de scherpstelprestaties.

Plano-Convexe lens

Plano-convexe lenzen worden vaak gebruikt voor laserfocussering en collimatie, vooral wanneer de geconjugeerde afstanden sterk ongelijk zijn.

Voor veel eenvoudige laserfocustoepassingen bieden ze een praktisch evenwicht tussen optische prestaties, maakbaarheid en kosten.

Lensoriëntatie is ook van belang. In een typische focusseringsconfiguratie met een gecollimeerde ingangsbundel is het gebogen oppervlak in het algemeen georiënteerd naar de gecollimeerde bundel om sferische aberratie te verminderen.

Bi-bolle lens

Bi-bolle lenzen kunnen geschikt zijn als de object- en beeldafstanden beter in balans zijn.

Afhankelijk van de optische configuratie kunnen ze betere aberratieprestaties leveren dan een plano{0}}convexe lens onder relatief symmetrische conjugaatomstandigheden.

Wanneer een eenvoudige sferische lens niet genoeg is

Voor toepassingen die zeer kleine gefocusseerde plekken, een hoge numerieke apertuur of een strakkere aberratiecontrole vereisen, kunnen andere oplossingen worden overwogen, waaronder:

Asferische lenzen

Meniscus lenzen

Focusseringsassemblages met meerdere- elementen

Op maat-ontworpen laseroptiek

De beste geometrie hangt af van het volledige optische systeem en niet alleen van de golflengte.

Overweeg een UV-lasersysteem dat een aangepaste scherpstellens vereist.

Een voorlopige specificatie zou er als volgt uit kunnen zien:

Dit moet worden behandeld als eenvoorbeeldspecificatie in plaats van een universele aanbeveling.

De uiteindelijke substraatkwaliteit, oppervlaktetoleranties, coating- en LIDT-vereisten moeten worden bevestigd volgens het daadwerkelijke laser- en optische ontwerp.

Voor productie op maat verdient het de voorkeur om de volledige optische tekening te leveren wanneer deze beschikbaar is.

Fout 1: Alleen "Quartz Lens" specificeren

'Kwarts' is te breed voor een offerteaanvraag voor precisielasers.

Geef in plaats daarvan de bedrijfsgolflengte en de vereiste optische prestaties op, zodat het exacte substraat kan worden bevestigd.

Fout 2: De lens alleen selecteren op basis van diameter en brandpuntsafstand

Twee lenzen met identieke afmetingen kunnen verschillende substraatkwaliteiten, coatings, oppervlaktekwaliteit, golffrontprestaties en laserschade-eigenschappen hebben.

Mechanische compatibiliteit garandeert geen optische compatibiliteit.

Fout 3: LIDT-nummers vergelijken zonder testomstandigheden

Een groter J/cm²-getal betekent niet automatisch dat de ene optiek beter is dan de andere.

LIDT-waarden mogen alleen worden vergeleken als de relevante testomstandigheden bekend zijn, met name de golflengte en pulsduur.

Fout 4: Specificeren van de strengste tolerantie die beschikbaar is

10-5-oppervlaktekwaliteit, extreem krappe brandpuntsafstandtolerantie of zeer krappe golffrontvereisten klinken misschien aantrekkelijk, maar ze zijn niet noodzakelijk voor elk lasersysteem.

De specificatie moet het optische probleem oplossen zonder onnodige productiekosten te introduceren.

Het verstrekken van volledige bedrijfsinformatie tijdens de offerteaanvraag kan de heen- en weercommunicatie aanzienlijk beperken en de fabrikant helpen de lens nauwkeuriger te beoordelen.

Voor een op maat gemaakte laserlens van gesmolten silica dient u zoveel mogelijk van de volgende parameters op te geven:

Lasergolflengte:355 nm, 532 nm, 1064 nm of een andere golflengte

Laserbedrijfsmodus:CW of gepulseerd

Gemiddeld vermogen of pulsenergie

Pulsduur:nanoseconde, picoseconde of femtoseconde

Herhalingspercentage

Straaldiameter bij de lens

Lensdiameter en helder diafragma

Effectieve brandpuntsafstand/achterbrandpuntsafstand

AR-coatingvereiste

Oppervlaktekwaliteit en oppervlaktefiguur

LIDT-vereiste, indien gespecificeerd door het systeemontwerp

Optische tekening of bestaande lensspecificatie, indien beschikbaar

Als sommige parameters nog niet zijn bepaald, geef dan informatie over de laserbron en de beoogde toepassing. Dit kan de optische fabrikant helpen bepalen welke specificaties nog moeten worden gedefinieerd.

Kunnen gesmolten silica-lenzen worden gebruikt voor 355 nm-lasers?

Ja. Gesmolten silica van UV--kwaliteit wordt vaak gebruikt voor 355 nm-laseroptiek vanwege de gunstige UV-transmissie en thermische eigenschappen. De exacte substraatkwaliteit, coating en oppervlaktespecificatie moeten nog steeds worden geselecteerd op basis van de bedrijfsomstandigheden van de laser.

Kan dezelfde gesmolten silicalens worden gebruikt bij 532 nm en 1064 nm?

Het substraat kan beide golflengten doorlaten, maar dat betekent niet dat de volledige lens voor beide is geoptimaliseerd.

Vooral de AR-coating is belangrijk. Een coating die specifiek is ontworpen voor 532 nm levert mogelijk niet de vereiste reflectieprestaties bij 1064 nm, en omgekeerd.

Als één optisch systeem op beide golflengten moet werken, moet dit worden gespecificeerd bij het ontwerp van de coating.

Is een kwartslens hetzelfde als een lens van gesmolten silica?

De termen worden soms losjes gebruikt bij commerciële inkoop, maar ze mogen niet automatisch worden behandeld als identieke materiaalspecificaties.

Voor lasertoepassingen is het beter om de exacte kwaliteit van gesmolten silica te specificeren in plaats van een optiek te bestellen met alleen de algemene term 'kwartslens'.

Wat bepaalt de LIDT van een laserlens?

De prestaties van laserschade kunnen worden beïnvloed door meerdere factoren, waaronder golflengte, pulsduur, straalgrootte, substraatkwaliteit, polijstkwaliteit, coatingmaterialen, coatingproces, oppervlaktereinheid en vervuiling.

Om deze reden moet een LIDT-waarde altijd samen met de testomstandigheden worden overwogen.

Welke AR-coating moet worden gebruikt voor een 1064nm-laserlens?

Voor een systeem dat specifiek op 1064 nm werkt, is een laser-lijn AR-coating die is geoptimaliseerd voor 1064 nm vaak geschikt.

Als het optische systeem over een groter spectraal bereik of op meerdere golflengten werkt, kan in plaats daarvan een breedband- of multi{0}}bandcoating vereist zijn.

Wij vervaardigen op maat gemaakte lenzen van gesmolten silica voor UV-, zichtbare en nabij-infraroodlasertoepassingen, inclusief optica voor355 nm, 532 nm en 1064 nm lasersystemen.

Beschikbare aanpassingen kunnen lensdiameter, brandpuntsafstand, oppervlaktekwaliteit, oppervlaktefiguur, maattoleranties en golflengte-specifieke AR-coatings omvatten, afhankelijk van het optische ontwerp en de toepassingsvereisten.

Voor lasertoepassingen adviseren wij om de lensspecificatie te evalueren op basis van de daadwerkelijke bedrijfsomstandigheden in plaats van alleen op de golflengte of afmetingen.

Heeft u een op maat gemaakte Fused Silica-lens nodig voor uw lasersysteem?

Stuur ons uw:

Golflengte · CW/gepulseerde modus · Vermogen of pulsenergie · Pulsduur · Herhalingsfrequentie · Straaldiameter · Lensafmetingen · Brandpuntsafstand · Coatingvereiste · Optische tekening

We kunnen de vereisten beoordelen en een offerte op maat maken op basis van uw toepassing.

Stuur uw laserparameters →

Vraag een offerte op maat aan →