Hvordan velge en Fused Silica-linse for 355nm, 532nm og 1064nm lasersystemer

Å velge riktig smeltet silikalinse for et lasersystem krever mer enn å matche diameter og brennvidde. Fra 355nm UV til 532nm grønne og 1064nm nær-IR-lasere, forskjeller i materialkvalitet, AR-belegg, laser-indusert skadeterskel (LIDT) og overflatekvalitet kan direkte påvirke optisk ytelse og pålitelighet. Denne veiledningen forklarer nøkkelspesifikasjonene ingeniører og OEM-kjøpere bør vurdere når de velger eller tilpasser smeltede silikalinser for forskjellige laserbølgelengder og driftsforhold.

Velge en påliteligsmeltet silika linsefor lasersystemer handler aldri bare om å matche verdier for diameter og brennvidde. Mange kjøpere og ingeniører overser det355nm UV laserlinser, 532nm grønne laserlinser, og1064nm infrarøde laserlinserkrever helt skreddersydde materialkvaliteter, anti-refleksjonsbelegg og overflatekvalitetsstandarder for å levere stabil laserytelse.

I oppsett med høy-effekt og pulserende laser kan tekniske indikatorer somLaser-Induced Damage Threshold (LIDT), faktisk strålestørrelse, pulsvarighet og beleggets holdbarhet bestemmer direkte linsens levetid og prosesseringskonsistens. For laser-OEM-produsenter, systemintegratorer og optiske ingeniører er det mest pålitelige utvalgsprinsippet enkelt:match hver spesifikasjon av fused silica linse til dine virkelige laserarbeidsforhold, ikke bare mekaniske dimensjoner.

Denne praktiske kjøpsguiden bryter ned de kritiske kriteriene for å spesifisere355nm, 532nm og 1064nm fused silica laser linser, dekker underlagsgradering, bølgelengde-spesifikt valg av AR-belegg, LIDT-evaluering, overflatefinishstandarder, linsegeometrityper og den fullstendige parameterlisten som kreves for nøyaktig tilpasset objektivsitering.

Globale optiske anskaffelser blander ofte begreper somkvarts linse, fused quartz linse, fused silica linse og UV fused silica linse. Selv om disse navnene høres like ut, er de detikke utskiftbar for presisjonslaserapplikasjoner. Hvis du kun oppgir "kvartslinse" på tilbudsforespørselen din, vil det lett føre til uoverensstemmende substratkvalitet og utilfredsstillende lasermotstand.

Laser-smeltet silikahar blitt mainstream-substratet for industriell laseroptikk takket være det brede spektrale overføringsområdet, den ultra-lave termiske ekspansjonskoeffisienten og den utmerkede termiske stabiliteten. Den yter konsekvent på tvers av UV-, synlige og nær-infrarøde laserbånd, noe som gjør den ideell for lang-industriell laserbehandling.

Spesielt for355nm UV-laserapplikasjoner, UV-smeltet silikaer obligatorisk. Absorpsjon av urenheter og dårlig materialrenhet vil redusere UV-transmittansen alvorlig, forårsake gradvis linseforringelse og kompromittere presisjonen til UV-mikromaskinering, halvlederbehandling og UV-lasermerking.

En kjerneanskaffelsesregel for laserlinser:spesifiser alltid laserbølgelengden og arbeidsparameterne i stedet for generiske krav til "kvartslinse"., slik at produsenter kan velge riktig smeltet silika-kvalitet for din applikasjon.

Identisk objektivdiameter og brennvidde betyr ikke universell kompatibilitet. Hver laserbølgelengde krever eksklusive substratstandarder, AR-beleggdesign, overflatekvalitetstoleranser og LIDT-nivåer for å motstå laserskader og opprettholde stabil strålekvalitet.

For laserutstyr med én{0}}bølgelengde,bølgelengde-spesifikke laser-linje AR-beleggalltid overgå vanlige bredbåndsbelegg, og levere lavere overflatereflektans, høyere lysutnyttelse og bedre termisk stabilitet under langvarig-laserdrift.

Når det er sagt, kan beleggsytelsen for laserscenarier med høy-effekt ikke bare stole på spektrale data. Beleggformel, vakuumavsetningsprosess, substrat før-rengjøringsnivå og faktiske laserpulsforhold bestemmer den endeligemotstand mot laserskaderog generell levetid for objektivet.

355nm lasersystemer stiller høye krav til optiske komponenter fordi UV-ytelse kan være følsom for underlagets renhet, overflatetilstand, forurensning og beleggkvalitet.

Når du spesifiserer en355nm fused silica linse, vurder følgende faktorer.

1. Velg passende UV-Fused Silica

UV-smeltet silika brukes ofte til 355nm laseroptikk på grunn av dens gunstige UV-transmisjon og termiske egenskaper.

I stedet for bare å spesifisere "smeltet silika", bekrefter den nødvendige materialkvaliteten med den optiske produsenten, spesielt for presisjons UV-systemer eller applikasjoner med krevende transmisjons- og skademotstandskrav.

2. Spesifiser en 355nm AR-belegg

Hver ubelagt optisk overflate introduserer refleksjonstap. I et lasersystem kan disse tapene redusere den optiske effektiviteten og kan også bidra til uønskede refleksjoner og strølys.

For et system som opererer spesifikt ved 355 nm, kan et laser-linje AR-belegg optimert rundt 355 nm spesifiseres for å redusere overflaterefleksjon.

Når du ber om et belegg, er det nyttig å definere ikke bare senterbølgelengden, men også nødvendig innfallsvinkel og driftsmiljø hvis de avviker fra standardforhold.

3. Evaluer LIDT ved å bruke de faktiske laserforholdene

For pulserende UV-lasere kan LIDT være en viktig faktor for å avgjøre om en optikk er egnet for applikasjonen.

En oppgitt verdi i J/cm² bør aldri sammenlignes uten å ta hensyn til de tilhørende testforholdene.

Relevante parametere inkluderer:

• Bølgelengde
• Puls varighet
• Pulsenergi
• Gjentakelsesfrekvens
• Bjelke diameter
• Bjelkeprofil
• Testmetode

For eksempel kan ikke en LIDT-verdi målt under nanosekundpulser automatisk brukes til å forutsi ytelse under pikosekund- eller femtosekundforhold.

Når du ber om en tilpasset 355nm laserlinse, oppgi de faktiske laserparametrene når det er mulig.

4. Velg Overflatekvalitet i henhold til applikasjonen

Scratch-grave spesifikasjoner som f.eks40-20, 20-10 og 10-5beskrive tillatte kosmetiske defekter på en optisk overflate.

En strammere spesifikasjon er ikke automatisk bedre for hvert lasersystem.

For mange presisjonslaserapplikasjoner kan 20-10 betraktes som et utgangspunkt, mens 10-5 eller strengere krav kan spesifiseres for optiske systemer som er spesielt følsomme for spredning eller overflatedefekter.

Den riktige spesifikasjonen avhenger av laserforholdene, optisk design og krav til systemets ytelse.

Over-spesifisering av overflatekvalitet kan øke produksjonskostnadene uten å gi en meningsfull forbedring i det endelige systemet.

532nm-lasere genereres vanligvis gjennom frekvensdobling og brukes i applikasjoner som spenner fra optisk instrumentering til presisjonslaserbehandling.

En vanlig anskaffelsesfeil er å anta at to 532nm-objektiver med samme diameter og brennvidde vil yte identisk.

Det kan hende de ikke.

For eksempel kan en linse bruke et generelt bredbånds AR-belegg beregnet for moderat optisk kraft, mens en annen kan bruke et belegg spesielt designet og kvalifisert for en pulserende 532nm laserapplikasjon.

Før du velger en532nm smeltet silika laserlinse, bekreft:

• CW eller pulserende operasjon
• Gjennomsnittlig kraft
• Pulsenergi
• Puls varighet
• Gjentakelsesfrekvens
• Strålediameter ved linsen
• Nødvendig brennvidde
• AR belegg spesifikasjon
• Overflatekvalitet
• LIDT-krav, hvis aktuelt

Disse parameterne gjør at objektiv- og beleggsspesifikasjonene kan evalueres i henhold til det faktiske driftsmiljøet i stedet for bølgelengden alene.

1064nm er mye brukt i Nd:YAG og relaterte lasersystemer for merking, materialbehandling, forskning, fokusering og strålelevering.

For høyere-effektsystemer kan beleggabsorpsjon, forurensning, overflatedefekter og bølgefrontkvalitet bli stadig viktigere.

1. Velg en AR-belegg optimalisert for 1064nm

Hvis det optiske systemet kun opererer rundt 1064nm, kan et laser-linje AR-belegg optimalisert for denne bølgelengden brukes for å minimere refleksjonstap.

For systemer som opererer ved flere bølgelengder, for eksempel fundamentale og harmoniske bølgelengder, kan et bredbånds- eller multi-båndbelegg være mer passende.

Belegget bør derfor velges i henhold til det komplette optiske systemet i stedet for bare å velge belegget med den laveste nominelle reflektansen ved én bølgelengde.

2. Tilpass LIDT-kravene til laseren

En CW-laser og en nanosekund-, pikosekund- eller femtosekundspulslaser bør ikke evalueres ved å bruke det samme forenklede skadekriteriet.

For pulsede systemer, oppgi pulsenergi, pulsvarighet, repetisjonsfrekvens og strålestørrelse. For CW-systemer, gi driftseffekt og strålekarakteristikk.

Denne informasjonen hjelper den optiske produsenten med å avgjøre om underlaget, poleringsprosessen og beleggdesignet er passende for de tiltenkte laserforholdene.

3. Vurder bølgefront- og dimensjonstoleranser

I fokuserings- og-stråleleveringssystemer kan optisk ytelse også avhenge av spesifikasjoner som:

• Overflatefigur
• Overført bølgefront
• Sentrering
• Klar blenderåpning
• Diametertoleranse
• Sentrums tykkelse
• Effektiv brennvidde (EFL)
• Bak brennvidde (BFL)

De nødvendige toleransene bør bestemmes av den optiske utformingen.

Spesifisering av ekstremt stramme toleranser uten et system-nivå kan øke produksjonsvansker og -kostnader betydelig.

Materiale og belegg er bare en del av objektivspesifikasjonen. Linsegeometri påvirker også sfærisk aberrasjon og fokusytelse.

Plano-Konveks linse

Plano-konvekse linser brukes ofte til laserfokusering og kollimering, spesielt når de konjugerte avstandene er sterkt ulik.

For mange enkle laserfokuseringsapplikasjoner gir de en praktisk balanse mellom optisk ytelse, produksjonsevne og kostnad.

Linseorientering er også viktig. I en typisk fokuseringskonfigurasjon med en kollimert inngangsstråle, er den buede overflaten generelt orientert mot den kollimerte strålen for å redusere sfærisk aberrasjon.

Bi-konveks linse

Bi-konvekse linser kan være egnet når objekt- og bildeavstanden er mer balansert.

Avhengig av den optiske konfigurasjonen kan de gi bedre aberrasjonsytelse enn en plan-konveks linse under relativt symmetriske konjugerte forhold.

Når en enkel sfærisk linse ikke er nok

For applikasjoner som krever svært små fokuserte flekker, høy numerisk blenderåpning eller tettere aberrasjonskontroll, kan andre løsninger vurderes, inkludert:

Asfæriske linser

Menisk linser

Multi-elementfokuseringssammenstillinger

Spesialdesignet-laseroptikk

Den beste geometrien avhenger av det komplette optiske systemet i stedet for bølgelengden alene.

Vurder et UV-lasersystem som krever en tilpasset fokuseringslinse.

En foreløpig spesifikasjon kan se slik ut:

Dette bør behandles som eneksempelspesifikasjon i stedet for en universell anbefaling.

Den endelige substratkvaliteten, overflatetoleranser, belegg og LIDT-krav bør bekreftes i henhold til den faktiske laser- og optiske designen.

For spesialtilpasset produksjon er det å foretrekke å levere den komplette optiske tegningen når en er tilgjengelig.

Feil 1: Spesifiser bare "Quartz Lens"

"Quartz" er for bred for en presisjonslaser RFQ.

Oppgi i stedet driftsbølgelengden og den nødvendige optiske ytelsen slik at det nøyaktige underlaget kan bekreftes.

Feil 2: Velge objektivet kun etter diameter og brennvidde

To linser med identiske dimensjoner kan ha forskjellige substratkvaliteter, belegg, overflatekvalitet, bølgefrontytelse og laserskadeegenskaper.

Mekanisk kompatibilitet garanterer ikke optisk kompatibilitet.

Feil 3: Sammenligning av LIDT-tall uten testbetingelser

Et større J/cm²-tall betyr ikke automatisk at en optikk er bedre enn en annen.

LIDT-verdier bør kun sammenlignes når de relevante testforholdene er forstått, spesielt bølgelengde og pulsvarighet.

Feil 4: Spesifisering av den strammeste toleransen som er tilgjengelig

10-5 overflatekvalitet, ekstremt stram brennviddetoleranse eller veldig stramme krav til bølgefront kan høres attraktivt ut, men de er ikke nødvendige for alle lasersystemer.

Spesifikasjonen skal løse det optiske problemet uten å introdusere unødvendige produksjonskostnader.

Å gi fullstendig driftsinformasjon på tilbudsstadiet kan redusere frem-og-kommunikasjon betydelig og hjelpe produsenten med å evaluere objektivet mer nøyaktig.

For en tilpasset smeltet silikalaserlinse, oppgi så mange av følgende parametere som mulig:

Laserbølgelengde:355nm, 532nm, 1064nm eller en annen bølgelengde

Laserdriftsmodus:CW eller pulsert

Gjennomsnittlig kraft eller pulsenergi

Puls varighet:nanosekund, pikosekund eller femtosekund

Gjentakelsesfrekvens

Strålediameter ved linsen

Linsediameter og klar blenderåpning

Effektiv brennvidde / bak brennvidde

Krav til AR-belegg

Overflatekvalitet og overflatefigur

LIDT-krav, hvis spesifisert av systemdesignet

Optisk tegning eller eksisterende objektivspesifikasjon, hvis tilgjengelig

Hvis noen parametere ikke er bestemt ennå, oppgi informasjon om laserkilden og tiltenkt bruk. Dette kan hjelpe den optiske produsenten med å identifisere hvilke spesifikasjoner som fortsatt må defineres.

Kan smeltede silikalinser brukes til 355nm lasere?

Ja. UV--smeltet silika brukes ofte til 355nm laseroptikk på grunn av dens gunstige UV-transmisjon og termiske egenskaper. Den nøyaktige substratkvaliteten, belegget og overflatespesifikasjonen bør fortsatt velges i henhold til laserens driftsforhold.

Kan den samme smeltede silikalinsen brukes ved 532nm og 1064nm?

Substratet kan være i stand til å overføre begge bølgelengdene, men det betyr ikke at hele linsen er optimalisert for begge.

AR-belegget er spesielt viktig. Et belegg designet spesielt for 532nm gir kanskje ikke den nødvendige reflektansytelsen ved 1064nm, og omvendt.

Dersom ett optisk system må operere ved begge bølgelengder, bør dette spesifiseres når belegget designes.

Er en kvartslinse det samme som en smeltet silikalinse?

Begrepene brukes noen ganger løst i kommersielle kilder, men de skal ikke automatisk behandles som identiske materialspesifikasjoner.

For laserapplikasjoner er det bedre å spesifisere den eksakte smeltede silikakvaliteten i stedet for å bestille en optikk som bare bruker den generelle termen "kvartslinse".

Hva bestemmer LIDT til en laserlinse?

Laserskadeytelse kan påvirkes av flere faktorer, inkludert bølgelengde, pulsvarighet, strålestørrelse, underlagskvalitet, poleringskvalitet, beleggmaterialer, beleggprosess, overflaterenhet og forurensning.

Av denne grunn bør en LIDT-verdi alltid vurderes sammen med testforholdene.

Hvilket AR-belegg bør brukes for en 1064nm laserlinse?

For et system som opererer spesifikt ved 1064nm, er et laser-linje AR-belegg optimert for 1064nm ofte passende.

Hvis det optiske systemet opererer over et bredere spektralområde eller ved flere bølgelengder, kan det være nødvendig med et bredbånds- eller multi-båndbelegg i stedet.

Vi produserer tilpassede smeltede silikalinser for UV, synlige og nær-infrarøde laserapplikasjoner, inkludert optikk for355nm, 532nm og 1064nm lasersystemer.

Tilgjengelig tilpasning kan inkludere linsediameter, brennvidde, overflatekvalitet, overflatefigur, dimensjonstoleranser og bølgelengdespesifikke AR-belegg i henhold til den optiske designen og kravene til bruk.

For laserapplikasjoner anbefaler vi å evaluere objektivspesifikasjonen basert på de faktiske driftsforholdene i stedet for bølgelengden eller dimensjonene alene.

Trenger du en tilpasset Fused Silica-linse til lasersystemet ditt?

Send oss ​​din:

Bølgelengde · CW/Pulsed Mode · Power eller Pulse Energy · Pulse Varighet · Repetisjonsfrekvens · Strålediameter · Objektivdimensjoner · Brennvidde · Beleggkrav · Optisk tegning

Vi kan gjennomgå kravene og gi et tilpasset objektivtilbud basert på søknaden din.

Send dine laserparametre →

Be om et tilpasset objektivtilbud →