Escollir la lent de sílice fosa adequada per a un sistema làser requereix més que fer coincidir el diàmetre i la distància focal. Des dels làsers d'UV de 355 nm fins a 532 nm de verd i de 1064 nm de prop-IR, les diferències en el grau de material, el recobriment AR, el llindar de dany induït per làser-(LIDT) i la qualitat de la superfície poden afectar directament el rendiment òptic i la fiabilitat. Aquesta guia explica les especificacions clau que els enginyers i els compradors OEM haurien de tenir en compte a l'hora de seleccionar o personalitzar lents de sílice fosa per a diferents longituds d'ona làser i condicions de funcionament.
Escollir un fiablelent de sílice fosaper als sistemes làser mai es tracta només de fer coincidir els valors de diàmetre i distància focal. Molts compradors i enginyers ho passen per altLents làser UV de 355 nm, Lents làser verd de 532 nm, iLents làser infrarojos de 1064 nmrequereixen graus de materials totalment personalitzats, recobriments anti-reflexos i estàndards de qualitat de superfície per oferir un rendiment làser estable.
En configuracions d'alta-potència i làser polsat, indicadors tècnics com araLlindar-de dany induït per làser (LIDT), la mida real del feix, la durada del pols i la durabilitat del recobriment determinen directament la vida útil de la lent i la consistència del processament. Per als fabricants de làser OEM, integradors de sistemes i enginyers òptics, el principi de selecció més fiable és senzill:Combineu totes les especificacions de la lent de sílice fosa amb les vostres condicions reals de treball làser, no només amb les dimensions mecàniques.
Aquesta guia pràctica de compra desglossa els criteris crítics per especificarLents làser de sílice fosa de 355 nm, 532 nm i 1064 nm, que inclou la classificació del substrat, la selecció de recobriments AR específics de longitud d'ona-, l'avaluació LIDT, els estàndards d'acabat superficial, els tipus de geometria de lents i la llista completa de paràmetres necessaris per a una cita precisa de lents personalitzades.
Lent de sílice fosa vs lents de quars: per què la classificació exacta del material és crítica
La compra òptica global sovint barreja termes com aralent de quars, lent de quars fos, lent de sílice fosa i lent de sílice fosa UV. Tot i que aquests noms sonen semblants, ho sónno intercanviable per a aplicacions làser de precisió. Llistar només "lent de quars" a la vostra RFQ conduirà fàcilment a una qualitat de substrat no coincident i a una resistència làser insatisfactòria.
Sílice fosa de grau-làsers'ha convertit en el substrat principal de l'òptica làser industrial gràcies al seu ampli rang de transmissió espectral, un coeficient d'expansió tèrmica ultra-baix i una excel·lent estabilitat tèrmica. Funciona de manera consistent a través de les bandes de làser UV, visibles i d'infrarojos propers-, el que el fa ideal per al processament làser industrial de cicle llarg-.
Concretament perAplicacions làser UV de 355 nm, Sílice fosa de grau-UVés obligatori. L'absorció d'impureses i la mala puresa del material reduiran severament la transmitància UV, provocaran una degradació gradual de la lent i comprometran la precisió del micromecanitzat UV, el processament de semiconductors i el marcatge làser UV.
Una norma bàsica d'adquisició per a lents làser:Especifiqueu sempre la vostra longitud d'ona làser i els paràmetres de treball en lloc dels requisits genèrics de "lent de quars", de manera que els fabricants poden seleccionar el grau de sílice fos correcta per a la vostra aplicació.
Com la longitud d'ona del làser dicta les especificacions de la lent de sílice fosa
El diàmetre de la lent i la distància focal idèntics no signifiquen compatibilitat universal. Cada longitud d'ona làser requereix estàndards exclusius de substrat, dissenys de recobriment AR, toleràncies de qualitat superficial i nivells LIDT per resistir el dany del làser i mantenir una qualitat estable del feix.
|
Longitud d'ona làser |
Aplicacions industrials típiques |
Substrat recomanat |
Enfocament de les especificacions clau |
|---|---|---|---|
|
UV de 355 nm |
Marcat làser UV, micromecanitzat làser, processament de semiconductors, ablació de precisió de materials |
Sílice fosa de grau-UV |
Alta transmitància UV, recobriment AR dedicat de 355 nm, LIDT elevat, qualitat de superfície ultra-neta |
|
532nm verd |
Sistemes làser de freqüència-dublada, marcatge fi de precisió, investigació òptica i instrumentació |
Sílice fosa de grau-làser |
Recobriment de línia làser de 532 nm-, adaptabilitat CW/pulsada, LIDT equilibrat i estàndards d'excavació-scratch |
|
1064nm prop-IR |
Sistemes làser Nd:YAG, marcatge làser industrial, tall/soldadura per làser, enfocament del feix i lliurament |
Sílice fosa de grau-làser |
Recobriment AR optimitzat a 1064 nm, rendiment LIDT d'alta-potència, qualitat de front d'ona estricta i tolerància dimensional |
Per a equips làser d'una-longitud d'ona,recobriments AR de línia-làser-de longitud d'ona específicssempre superen els recobriments de banda ampla normals, oferint una reflectància superficial més baixa, una major utilització de la llum i una millor estabilitat tèrmica amb un funcionament làser de llarga-durada.
Dit això, el rendiment del recobriment per a escenaris làser d'alta potència-no pot dependre només de les dades espectrals. La fórmula de recobriment, el procés de deposició al buit, el nivell de pre-neteja del substrat i les condicions reals del pols làser determinen el resultat final.resistència al dany del làseri la vida útil general de la lent.
Com seleccionar una lent de sílice fosa per a un làser UV de 355 nm
Els sistemes làser de 355 nm imposen requisits exigents als components òptics perquè el rendiment UV pot ser sensible a la puresa del substrat, l'estat de la superfície, la contaminació i la qualitat del recobriment.
En especificar aLent de sílice fosa de 355 nm, tingueu en compte els factors següents.
1. Seleccioneu la sílice fosa de grau-UV adequat
La sílice fosa de grau UV-s'utilitza habitualment per a l'òptica làser de 355 nm a causa de la seva transmissió UV favorable i les seves propietats tèrmiques.
En lloc d'especificar simplement "sílice fosa", confirmeu el grau de material requerit amb el fabricant òptic, especialment per a sistemes UV de precisió o aplicacions amb requisits exigents de transmissió i resistència a danys-.
2. Especifiqueu un recobriment AR de 355 nm
Cada superfície òptica no recoberta introdueix pèrdues de reflexió. En un sistema làser, aquestes pèrdues poden reduir l'eficiència òptica i també poden contribuir a reflexos no desitjats i llum dispersa.
Per a un sistema que funciona específicament a 355 nm, es pot especificar un recobriment de làser-AR optimitzat al voltant de 355nm per reduir la reflexió de la superfície.
Quan es sol·licita un recobriment, és útil definir no només la longitud d'ona central sinó també l'angle d'incidència i l'entorn operatiu necessaris si difereixen de les condicions estàndard.
3. Avalueu LIDT utilitzant les condicions reals del làser
Per als làsers UV polsats, LIDT pot ser un factor important per determinar si una òptica és adequada per a l'aplicació.
Un valor citat en J/cm² mai s'ha de comparar sense tenir en compte les condicions de prova associades.
Els paràmetres rellevants inclouen:
- Longitud d'ona
- Durada del pols
- Energia del pols
- Taxa de repetició
- Diàmetre del feix
- Perfil de biga
- Mètode de prova
Per exemple, un valor LIDT mesurat amb polsos de nanosegons no es pot utilitzar automàticament per predir el rendiment en condicions de picosegons o femtoseguons.
Quan sol·liciteu una lent làser personalitzada de 355 nm, proporcioneu els paràmetres del làser reals sempre que sigui possible.
4. Trieu Qualitat de superfície segons l'aplicació
Scratch-especificacions com ara40-20, 20-10 i 10-5descriure els defectes cosmètics admissibles en una superfície òptica.
Una especificació més estricta no és automàticament millor per a tots els sistemes làser.
Per a moltes aplicacions làser de precisió, 20-10 es pot considerar com un punt de partida, mentre que es poden especificar requisits 10-5 o més estrictes per als sistemes òptics que són especialment sensibles a la dispersió o els defectes superficials.
L'especificació adequada depèn de les condicions del làser, el disseny òptic i els requisits de rendiment del sistema.
Especificar-excés de qualitat de la superfície pot augmentar el cost de fabricació sense aportar una millora significativa al sistema final.
Com seleccionar una lent de sílice fosa per a un làser verd de 532 nm
Els làsers de 532 nm es generen habitualment mitjançant la duplicació de freqüència i s'utilitzen en aplicacions que van des de la instrumentació òptica fins al processament làser de precisió.
Un error comú d'adquisició és suposar que dues lents de 532 nm amb el mateix diàmetre i distància focal funcionaran de manera idèntica.
Potser no.
Per exemple, una lent pot utilitzar un recobriment AR de banda ampla general destinat a una potència òptica moderada, mentre que una altra pot utilitzar un recobriment dissenyat i qualificat específicament per a una aplicació làser polsada de 532 nm.
Abans de seleccionar aLent làser de sílice fosa de 532 nm, confirmeu:
- Funcionament CW o polsat
- Potència mitjana
- Energia del pols
- Durada del pols
- Taxa de repetició
- Diàmetre del feix a la lent
- Distància focal requerida
- Especificació del recobriment AR
- Qualitat superficial
- Requisit LIDT, si escau
Aquests paràmetres permeten avaluar les especificacions de la lent i el recobriment segons l'entorn operatiu real en lloc de la longitud d'ona sola.
Com seleccionar una lent de sílice fosa per a un làser de 1064 nm
1064nm s'utilitza àmpliament en sistemes làser Nd:YAG i relacionats per a aplicacions de marcatge, processament de materials, investigació, enfocament i lliurament de feix-.
Per a sistemes de potència més alta-, l'absorció del recobriment, la contaminació, els defectes superficials i la qualitat del front d'ona poden ser cada cop més importants.
1. Seleccioneu un recobriment AR optimitzat per a 1064 nm
Si el sistema òptic només funciona al voltant de 1064 nm, es pot utilitzar un recobriment de làser-AR optimitzat per a aquesta longitud d'ona per minimitzar les pèrdues de reflexió.
Per als sistemes que funcionen a diverses longituds d'ona, com ara longituds d'ona fonamentals i harmòniques, un recobriment de banda ampla o multi{0}}banda pot ser més adequat.
Per tant, el recobriment s'ha de seleccionar segons el sistema òptic complet en lloc de triar simplement el recobriment amb la reflectància nominal més baixa a una longitud d'ona.
2. Relaciona els requisits de LIDT amb el làser
Un làser CW i un làser polsat de nanosegons, picosegons o femtosegons no s'han d'avaluar utilitzant el mateix criteri de dany simplificat.
Per als sistemes polsats, proporcioneu energia del pols, durada del pols, freqüència de repetició i mida del feix. Per als sistemes CW, proporcioneu la potència operativa i les característiques del feix.
Aquesta informació ajuda el fabricant òptic a determinar si el substrat, el procés de poliment i el disseny del recobriment són adequats per a les condicions del làser previstes.
3. Considereu les toleràncies de front d'ona i dimensionals
En els sistemes d'enfocament i de lliurament de feix-, el rendiment òptic també pot dependre d'especificacions com ara:
- Figura de superfície
- Front d'ona transmès
- Centració
- Obertura clara
- Tolerància al diàmetre
- Gruix central
- Distància focal efectiva (EFL)
- Distància focal posterior (BFL)
Les toleràncies requerides s'han de determinar pel disseny òptic.
Especificar toleràncies extremadament ajustades sense un requisit a nivell de sistema-pot augmentar significativament la dificultat i el cost de fabricació.
Plano-convex o bi-convex: quina geometria de la lent hauríeu de triar?
El material i el recobriment són només una part de l'especificació de la lent. La geometria de la lent també afecta l'aberració esfèrica i el rendiment de l'enfocament.
Lent pla-convexa
Les lents plano-convexes s'utilitzen habitualment per a l'enfocament làser i la col·limació, especialment quan les distàncies conjugues són molt desiguals.
Per a moltes aplicacions senzilles d'enfocament làser, proporcionen un equilibri pràctic entre el rendiment òptic, la fabricabilitat i el cost.
L'orientació de la lent també és important. En una configuració d'enfocament típica amb un feix d'entrada colimat, la superfície corbada s'orienta generalment cap al feix colimat per reduir l'aberració esfèrica.
Lent bi-convexa
Les lents bi-convexes poden ser adequades quan les distàncies de l'objecte i la imatge estan més equilibrades.
Depenent de la configuració òptica, poden oferir un millor rendiment d'aberració que una lent plana-convexa en condicions de conjugació relativament simètrica.
Quan una simple lent esfèrica no és suficient
Per a aplicacions que requereixen punts enfocats molt petits, obertura numèrica alta o control de l'aberració més estricte, es poden considerar altres solucions, com ara:
Lents asfèriques
Lents de menisc
Conjunts d'enfocament de diversos{{0}elements
Òptica làser-dissenyada a mida
La millor geometria depèn del sistema òptic complet més que de la longitud d'ona sola.
Exemple: com es podria especificar una lent làser personalitzada de 355 nm
Penseu en un sistema làser UV que requereixi una lent d'enfocament personalitzada.
Una especificació preliminar podria semblar així:
| Paràmetre | Exemple de requisit |
|---|---|
| Longitud d'ona | 355 nm |
| Material | Sílice fosa de grau-UV |
| Tipus de lent | Pla-convex |
| Diàmetre | 25,4 mm |
| Distància focal efectiva | 100 mm |
| Mode làser | Pulsat |
| Revestiment | AR optimitzat per a 355 nm |
| Qualitat de la superfície | 20-10 |
| Informació addicional | Energia del pols, durada, freqüència de repetició i diàmetre del feix |
Això s'ha de tractar com unespecificació d'exemple en lloc d'una recomanació universal.
El grau final del substrat, les toleràncies superficials, el recobriment i els requisits de LIDT s'han de confirmar segons el disseny òptic i làser real.
Per a la fabricació personalitzada, és preferible proporcionar el dibuix òptic complet sempre que estigui disponible.
4 errors comuns d'adquisició de lents làser
Error 1: especificar només "lent de quars"
"Quars" és massa ampli per a una RFQ làser de precisió.
En lloc d'això, proporcioneu la longitud d'ona de funcionament i el rendiment òptic necessari perquè es pugui confirmar el substrat exacte.
Error 2: seleccionar la lent només per diàmetre i distància focal
Dues lents amb dimensions idèntiques poden tenir diferents graus de substrat, recobriments, qualitat de superfície, rendiment del front d'ona i característiques de dany del làser.
La compatibilitat mecànica no garanteix la compatibilitat òptica.
Error 3: comparació de números LIDT sense condicions de prova
Un nombre J/cm² més gran no vol dir automàticament que una òptica sigui millor que una altra.
Els valors LIDT només s'han de comparar quan s'entenen les condicions de prova rellevants, especialment la longitud d'ona i la durada del pols.
Error 4: especificar la tolerància més estricta disponible
La qualitat de la superfície 10-5, la tolerància de la distància focal extremadament ajustada o els requisits de front d'ona molt ajustats poden semblar atractius, però no són necessaris per a tots els sistemes làser.
L'especificació hauria de resoldre el problema òptic sense introduir un cost de fabricació innecessari.
Quina informació hauríeu d'enviar per obtenir una cotització de lents làser personalitzades?
Proporcionar informació de funcionament completa en l'etapa de la RFQ pot reduir significativament la comunicació d'anada i tornada--i ajudar el fabricant a avaluar la lent amb més precisió.
Per a una lent làser de sílice fosa personalitzada, proporcioneu tants dels paràmetres següents com sigui possible:
Longitud d'ona làser:355 nm, 532 nm, 1064 nm o una altra longitud d'ona
Mode de funcionament làser:CW o polsat
Potència mitjana o energia de pols
Durada del pols:nanosegon, picosegundo o femtosegon
Taxa de repetició
Diàmetre del feix a la lent
Diàmetre de la lent i obertura clara
Distància focal efectiva / distància focal posterior
Requisit de recobriment AR
Qualitat superficial i figura superficial
Requisit LIDT, si s'especifica pel disseny del sistema
Dibuix òptic o especificació de la lent existent, si està disponible
Si encara no s'han determinat alguns paràmetres, proporcioneu informació sobre la font del làser i l'aplicació prevista. Això pot ajudar el fabricant òptic a identificar quines especificacions encara s'han de definir.
Preguntes freqüents
Es poden utilitzar lents de sílice fosa per a làsers de 355 nm?
Sí. La sílice fosa de grau UV-s'utilitza habitualment per a l'òptica làser de 355 nm a causa de la seva transmissió UV favorable i les seves propietats tèrmiques. El grau exacte del substrat, el recobriment i l'especificació de la superfície encara s'han de seleccionar segons les condicions de funcionament del làser.
Es pot utilitzar la mateixa lent de sílice fosa a 532 nm i 1064 nm?
El substrat pot ser capaç de transmetre ambdues longituds d'ona, però això no vol dir que la lent completa estigui optimitzada per a totes dues.
El recobriment AR és especialment important. És possible que un recobriment dissenyat específicament per a 532 nm no proporcioni el rendiment de reflectància requerit a 1064 nm i viceversa.
Si un sistema òptic ha de funcionar a les dues longituds d'ona, això s'ha d'especificar quan es dissenyi el recobriment.
És el mateix una lent de quars que una lent de sílice fosa?
Els termes de vegades s'utilitzen de manera lliure en l'aprovisionament comercial, però no s'han de tractar automàticament com a especificacions de materials idèntiques.
Per a aplicacions làser, és millor especificar el grau exacte de sílice fosa en lloc de demanar una òptica utilitzant només el terme general "lent de quars".
Què determina el LIDT d'una lent làser?
El rendiment del dany del làser pot estar influenciat per múltiples factors, com ara la longitud d'ona, la durada del pols, la mida del feix, la qualitat del substrat, la qualitat del poliment, els materials de recobriment, el procés de recobriment, la neteja de la superfície i la contaminació.
Per aquest motiu, sempre s'ha de considerar un valor LIDT juntament amb les seves condicions de prova.
Quin recobriment AR s'ha d'utilitzar per a una lent làser de 1064 nm?
Per a un sistema que funciona específicament a 1064 nm, sovint és adequat un recobriment de làser-AR optimitzat per a 1064nm.
Si el sistema òptic funciona en un rang espectral més ampli o en diverses longituds d'ona, és possible que es requereixi un recobriment de banda ampla o multi{0}}banda.
Lents de sílice fosa personalitzades per a sistemes làser
Fabriquem lents de sílice fosa personalitzades per a aplicacions de làser UV, visible i d'infraroig proper{0}}, inclosa l'òptica per aSistemes làser de 355 nm, 532 nm i 1064 nm.
La personalització disponible pot incloure el diàmetre de la lent, la distància focal, la qualitat de la superfície, la figura de la superfície, les toleràncies dimensionals i els recobriments AR específics de longitud d'ona-d'acord amb el disseny òptic i els requisits de l'aplicació.
Per a aplicacions làser, recomanem avaluar l'especificació de la lent en funció de les condicions de funcionament reals en lloc de la longitud d'ona o les dimensions només.
Necessites una lent de sílice fosa personalitzada per al teu sistema làser?
Envia'ns el teu:
Longitud d'ona · Mode CW/pulsat · Potència o energia del pols · Durada del pols · Velocitat de repetició · Diàmetre del feix · Dimensions de la lent · Distància focal · Requisit de recobriment · Dibuix òptic
Podem revisar els requisits i oferir una cotització de lents personalitzades en funció de la vostra aplicació.
Envieu els vostres paràmetres làser →
Sol·liciteu un pressupost de lents personalitzades →