So wählen Sie eine Quarzglaslinse für 355-nm-, 532-nm- und 1064-nm-Lasersysteme aus

Die Wahl der richtigen Quarzglaslinse für ein Lasersystem erfordert mehr als nur die Abstimmung von Durchmesser und Brennweite. Von 355-nm-UV- bis 532-nm-Grünlasern und 1064-nm-Nah{4}}-Lasern können sich Unterschiede in der Materialqualität, der AR-Beschichtung, der laserinduzierten Zerstörschwelle (LIDT) und der Oberflächenqualität direkt auf die optische Leistung und Zuverlässigkeit auswirken. In diesem Leitfaden werden die wichtigsten Spezifikationen erläutert, die Ingenieure und OEM-Käufer bei der Auswahl oder Anpassung von Quarzglaslinsen für verschiedene Laserwellenlängen und Betriebsbedingungen berücksichtigen sollten.

Wählen Sie einen zuverlässigenLinse aus QuarzglasBei Lasersystemen geht es nie nur um die Abstimmung von Durchmesser- und Brennweitenwerten. Das übersehen viele Einkäufer und Ingenieure355-nm-UV-Laserlinsen, 532 nm grüne Laserlinsen, Und1064 nm Infrarot-Laserlinsenerfordern vollständig maßgeschneiderte Materialqualitäten, Antireflexionsbeschichtungen und Oberflächenqualitätsstandards, um eine stabile Laserleistung zu liefern.

Bei Hochleistungs- und gepulsten Laserkonfigurationen sind technische Indikatoren wie z. BLaser-Induzierte Schadensschwelle (LIDT)Die tatsächliche Strahlgröße, die Impulsdauer und die Haltbarkeit der Beschichtung bestimmen direkt die Lebensdauer der Linse und die Verarbeitungskonsistenz. Für Laser-OEM-Hersteller, Systemintegratoren und Optikingenieure ist das zuverlässigste Auswahlprinzip einfach:Passen Sie jede Spezifikation der Quarzglaslinse an Ihre tatsächlichen Laserarbeitsbedingungen an, nicht nur an die mechanischen Abmessungen.

In diesem praktischen Kaufratgeber werden die entscheidenden Kriterien für die Spezifikation aufgeschlüsseltLaserlinsen aus Quarzglas mit 355 nm, 532 nm und 1064 nmDazu gehören Substratklassifizierung, wellenlängenspezifische Auswahl der AR-Beschichtung, LIDT-Bewertung, Oberflächenbeschaffenheitsstandards, Linsengeometrietypen und die vollständige Parameterliste, die für eine genaue Angebotserstellung für kundenspezifische Linsen erforderlich ist.

In der globalen Optikbeschaffung werden häufig Begriffe verwechselt wieQuarzlinse, Quarzglaslinse, Quarzglaslinse und UV-Quarzglaslinse. Auch wenn diese Namen ähnlich klingen, sind sie es dochNicht austauschbar für Präzisionslaseranwendungen. Wenn Sie in Ihrer Angebotsanfrage nur „Quarzlinse“ angeben, führt dies leicht zu einer nicht übereinstimmenden Substratqualität und einer unbefriedigenden Laserbeständigkeit.

Laser-Quarzglashat sich dank seines großen spektralen Transmissionsbereichs, seines extrem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und seiner hervorragenden thermischen Stabilität zum Hauptsubstrat für industrielle Laseroptiken entwickelt. Die Leistung ist im gesamten UV-, sichtbaren und nahen{2}Infrarot-Laserband konstant, was es ideal für die industrielle Laserbearbeitung mit langen{3}Zyklen macht.

Speziell für355-nm-UV-Laseranwendungen, Quarzglas in UV--Qualitätist Pflicht. Die Absorption von Verunreinigungen und eine schlechte Materialreinheit verringern die UV-Durchlässigkeit erheblich, führen zu einer allmählichen Verschlechterung der Linse und beeinträchtigen die Präzision der UV-Mikrobearbeitung, der Halbleiterverarbeitung und der UV-Lasermarkierung.

Eine zentrale Beschaffungsregel für Laserlinsen:Geben Sie immer Ihre Laserwellenlänge und Arbeitsparameter an, anstatt allgemeine „Quarzlinsen“-Anforderungen, damit Hersteller die richtige Quarzglasqualität für Ihre Anwendung auswählen können.

Identischer Objektivdurchmesser und identische Brennweite bedeuten keine universelle Kompatibilität. Jede Laserwellenlänge erfordert exklusive Substratstandards, AR-Beschichtungsdesigns, Oberflächenqualitätstoleranzen und LIDT-Werte, um Laserschäden zu widerstehen und eine stabile Strahlqualität aufrechtzuerhalten.

Für Lasergeräte mit einer-Wellenlänge:Wellenlängen--spezifische Laser--Linien-AR-BeschichtungenSie übertreffen stets herkömmliche Breitbandbeschichtungen und bieten ein geringeres Oberflächenreflexionsvermögen, eine höhere Lichtausnutzung und eine bessere thermische Stabilität bei Langzeitlaserbetrieb.

Allerdings kann sich die Beschichtungsleistung für Hochleistungslaser-Szenarien nicht ausschließlich auf Spektraldaten stützen. Die Beschichtungsformel, das Vakuumabscheidungsverfahren, der Vorreinigungsgrad des Substrats und die tatsächlichen Laserpulsbedingungen bestimmen alle das EndergebnisWiderstandsfähigkeit gegen Laserschädenund Gesamtlebensdauer der Linse.

355-nm-Lasersysteme stellen hohe Anforderungen an optische Komponenten, da die UV-Leistung empfindlich von der Substratreinheit, dem Oberflächenzustand, der Verunreinigung und der Beschichtungsqualität abhängen kann.

Bei der Angabe von a355 nm QuarzglaslinseBerücksichtigen Sie die folgenden Faktoren.

1. Wählen Sie das passende UV-Quarzglas aus

UV{0}}-Quarzglas wird aufgrund seiner günstigen UV-Durchlässigkeit und thermischen Eigenschaften häufig für 355-nm-Laseroptiken verwendet.

Anstatt einfach „Quarzglas“ anzugeben, lassen Sie sich die erforderliche Materialqualität beim Optikhersteller bestätigen, insbesondere für Präzisions-UV-Systeme oder Anwendungen mit anspruchsvollen Anforderungen an die Transmission und Beschädigungsbeständigkeit.

2. Geben Sie eine 355-nm-AR-Beschichtung an

Jede unbeschichtete optische Oberfläche führt zu Reflexionsverlusten. In einem Lasersystem können diese Verluste die optische Effizienz verringern und auch zu unerwünschten Reflexionen und Streulicht führen.

Für ein System, das speziell bei 355 nm arbeitet, kann eine um 355 nm optimierte Laserlinien-AR-Beschichtung spezifiziert werden, um die Oberflächenreflexion zu reduzieren.

Bei der Anforderung einer Beschichtung ist es sinnvoll, nicht nur die Mittenwellenlänge, sondern auch den erforderlichen Einfallswinkel und die Betriebsumgebung zu definieren, sofern diese von den Standardbedingungen abweichen.

3. Bewerten Sie LIDT anhand der tatsächlichen Laserbedingungen

Bei gepulsten UV-Lasern kann LIDT ein wichtiger Faktor sein, um festzustellen, ob eine Optik für die Anwendung geeignet ist.

Ein angegebener Wert in J/cm² sollte niemals ohne Berücksichtigung der damit verbundenen Testbedingungen verglichen werden.

Zu den relevanten Parametern gehören:

• Wellenlänge
• Pulsdauer
• Pulsenergie
• Wiederholungsrate
• Strahldurchmesser
• Strahlprofil
• Testmethode

Beispielsweise kann ein unter Nanosekundenpulsen gemessener LIDT-Wert nicht automatisch zur Vorhersage der Leistung unter Pikosekunden- oder Femtosekundenbedingungen verwendet werden.

Wenn Sie eine individuelle 355-nm-Laserlinse anfordern, geben Sie nach Möglichkeit die tatsächlichen Laserparameter an.

4. Wählen Sie die Oberflächenqualität entsprechend der Anwendung

Scratch-dig-Spezifikationen wie40-20, 20-10 und 10-5beschreiben zulässige kosmetische Mängel auf einer optischen Oberfläche.

Eine strengere Spezifikation ist nicht automatisch für jedes Lasersystem besser.

Für viele Präzisionslaseranwendungen können 20–10 als Ausgangspunkt in Betracht gezogen werden, während für optische Systeme, die besonders empfindlich auf Streuung oder Oberflächenfehler reagieren, Anforderungen von 10–5 oder strenger festgelegt werden können.

Die geeignete Spezifikation hängt von den Laserbedingungen, dem optischen Design und den Anforderungen an die Systemleistung ab.

Eine zu hohe Spezifikation der Oberflächenqualität kann die Herstellungskosten erhöhen, ohne dass eine nennenswerte Verbesserung des endgültigen Systems erzielt wird.

532-nm-Laser werden üblicherweise durch Frequenzverdopplung erzeugt und in Anwendungen eingesetzt, die von optischen Instrumenten bis hin zur Präzisionslaserbearbeitung reichen.

Ein häufiger Beschaffungsfehler besteht darin, anzunehmen, dass zwei 532-nm-Objektive mit demselben Durchmesser und derselben Brennweite die gleiche Leistung erbringen.

Möglicherweise nicht.

Beispielsweise kann eine Linse eine allgemeine Breitband-AR-Beschichtung verwenden, die für mäßige optische Leistung gedacht ist, während eine andere möglicherweise eine Beschichtung verwendet, die speziell für eine gepulste 532-nm-Laseranwendung entwickelt und qualifiziert wurde.

Vor der Auswahl eines532 nm Quarzglas-Laserlinse, bestätigen:

• CW- oder Pulsbetrieb
• Durchschnittliche Leistung
• Pulsenergie
• Pulsdauer
• Wiederholungsrate
• Strahldurchmesser an der Linse
• Erforderliche Brennweite
• Spezifikation der AR-Beschichtung
• Oberflächenqualität
• Ggf. LIDT-Anforderung

Mithilfe dieser Parameter können die Linsen- und Beschichtungsspezifikationen anhand der tatsächlichen Betriebsumgebung und nicht nur anhand der Wellenlänge bewertet werden.

1064 nm wird häufig in Nd:YAG- und verwandten Lasersystemen für Markierungs-, Materialbearbeitungs-, Forschungs-, Fokussierungs- und Strahlabgabeanwendungen verwendet.

Bei Systemen mit höherer{0}Leistung können Beschichtungsabsorption, Verschmutzung, Oberflächendefekte und Wellenfrontqualität immer wichtiger werden.

1. Wählen Sie eine für 1064 nm optimierte AR-Beschichtung

Wenn das optische System nur bei etwa 1064 nm arbeitet, kann eine für diese Wellenlänge optimierte Laser--Linien-AR-Beschichtung verwendet werden, um Reflexionsverluste zu minimieren.

Für Systeme, die bei mehreren Wellenlängen arbeiten, beispielsweise bei Grundwellenlängen und harmonischen Wellenlängen, kann eine Breitband- oder Multiband-Beschichtung besser geeignet sein.

Die Beschichtung sollte daher entsprechend dem gesamten optischen System ausgewählt werden und nicht einfach die Beschichtung mit dem niedrigsten nominalen Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge.

2. Passen Sie die LIDT-Anforderungen an den Laser an

Ein CW-Laser und ein gepulster Nanosekunden-, Pikosekunden- oder Femtosekundenlaser sollten nicht nach demselben vereinfachten Schadenskriterium bewertet werden.

Geben Sie bei gepulsten Systemen Pulsenergie, Pulsdauer, Wiederholungsrate und Strahlgröße an. Geben Sie für CW-Systeme Betriebsleistung und Strahleigenschaften an.

Anhand dieser Informationen kann der Optikhersteller feststellen, ob das Substrat, der Polierprozess und das Beschichtungsdesign für die vorgesehenen Laserbedingungen geeignet sind.

3. Berücksichtigen Sie Wellenfront- und Maßtoleranzen

Bei Fokussierungs- und Strahlführungssystemen kann die optische Leistung auch von folgenden Spezifikationen abhängen:

• Oberflächenfigur
• Übertragene Wellenfront
• Zentrierung
• Klare Blende
• Durchmessertoleranz
• Mittendicke
• Effektive Brennweite (EFL)
• Hintere Brennweite (BFL)

Die erforderlichen Toleranzen sollten durch das optische Design bestimmt werden.

Die Angabe extrem enger Toleranzen ohne Anforderungen auf Systemebene-kann die Herstellungsschwierigkeiten und -kosten erheblich erhöhen.

Material und Beschichtung sind nur ein Teil der Linsenspezifikation. Die Linsengeometrie beeinflusst auch die sphärische Aberration und die Fokussierungsleistung.

Plano-Konvexe Linse

Plankonvexe Linsen werden üblicherweise zur Laserfokussierung und -kollimation verwendet, insbesondere wenn die konjugierten Abstände stark ungleich sind.

Für viele einfache Laserfokussierungsanwendungen bieten sie ein praktisches Gleichgewicht zwischen optischer Leistung, Herstellbarkeit und Kosten.

Auch die Ausrichtung des Objektivs ist wichtig. In einer typischen Fokussierungskonfiguration mit einem kollimierten Eingangsstrahl ist die gekrümmte Oberfläche im Allgemeinen auf den kollimierten Strahl ausgerichtet, um die sphärische Aberration zu reduzieren.

Bi-Konvexe Linse

Bi-konvexe Linsen können geeignet sein, wenn die Objekt- und Bildabstände ausgewogener sind.

Abhängig von der optischen Konfiguration bieten sie unter relativ symmetrischen konjugierten Bedingungen möglicherweise eine bessere Aberrationsleistung als eine Plankonvexlinse.

Wenn eine einfache sphärische Linse nicht ausreicht

Für Anwendungen, die sehr kleine fokussierte Punkte, eine hohe numerische Apertur oder eine strengere Aberrationskontrolle erfordern, können andere Lösungen in Betracht gezogen werden, darunter:

Asphärische Linsen

Meniskuslinsen

Fokussierungsbaugruppen mit mehreren-Elementen

Maßgeschneiderte-Laseroptik

Die beste Geometrie hängt vom gesamten optischen System und nicht nur von der Wellenlänge ab.

Stellen Sie sich ein UV-Lasersystem vor, das eine individuelle Fokussierlinse erfordert.

Eine vorläufige Spezifikation könnte so aussehen:

Dies sollte als behandelt werdenEs handelt sich eher um eine Beispielspezifikation als um eine allgemeine Empfehlung.

Die endgültige Substratqualität, Oberflächentoleranzen, Beschichtung und LIDT-Anforderungen sollten entsprechend dem tatsächlichen Laser- und optischen Design bestätigt werden.

Bei kundenspezifischer Fertigung ist die Bereitstellung der vollständigen optischen Zeichnung vorzuziehen, sofern diese verfügbar ist.

Fehler 1: Nur „Quarzlinse“ angeben

„Quarz“ ist für eine Präzisionslaser-RFQ zu weit gefasst.

Geben Sie stattdessen die Betriebswellenlänge und die erforderliche optische Leistung an, damit das genaue Substrat bestätigt werden kann.

Fehler 2: Auswahl des Objektivs nur nach Durchmesser und Brennweite

Zwei Linsen mit identischen Abmessungen können unterschiedliche Substratqualitäten, Beschichtungen, Oberflächenqualität, Wellenfrontleistung und Laserschadenseigenschaften aufweisen.

Die mechanische Kompatibilität garantiert keine optische Kompatibilität.

Fehler 3: Vergleich der LIDT-Zahlen ohne Testbedingungen

Eine größere J/cm²-Zahl bedeutet nicht automatisch, dass eine Optik besser ist als eine andere.

LIDT-Werte sollten nur verglichen werden, wenn die relevanten Testbedingungen bekannt sind, insbesondere Wellenlänge und Pulsdauer.

Fehler 4: Angabe der engsten verfügbaren Toleranz

Eine Oberflächengüte von 10-5, extrem enge Brennweitentoleranzen oder sehr enge Anforderungen an die Wellenfront klingen vielleicht verlockend, sind aber nicht für jedes Lasersystem notwendig.

Die Spezifikation sollte das optische Problem lösen, ohne unnötige Herstellungskosten zu verursachen.

Die Bereitstellung vollständiger Betriebsinformationen in der RFQ-Phase kann die Hin-{0}}und{1}}Kommunikation erheblich reduzieren und dem Hersteller helfen, das Objektiv genauer zu bewerten.

Geben Sie für eine kundenspezifische Quarzglas-Laserlinse so viele der folgenden Parameter wie möglich an:

Laserwellenlänge:355 nm, 532 nm, 1064 nm oder eine andere Wellenlänge

Betriebsart Laser:CW oder gepulst

Durchschnittliche Leistung oder Impulsenergie

Impulsdauer:Nanosekunde, Pikosekunde oder Femtosekunde

Wiederholungsrate

Strahldurchmesser an der Linse

Linsendurchmesser und freie Blende

Effektive Brennweite / hintere Brennweite

Anforderung an die AR-Beschichtung

Oberflächenqualität und Oberflächenbeschaffenheit

LIDT-Anforderung, sofern im Systemdesign festgelegt

Optische Zeichnung oder vorhandene Objektivspezifikation, falls verfügbar

Wenn einige Parameter noch nicht bestimmt sind, geben Sie Informationen zur Laserquelle und zur beabsichtigten Anwendung an. Dies kann dem Optikhersteller dabei helfen, zu erkennen, welche Spezifikationen noch definiert werden müssen.

Können Quarzglaslinsen für 355-nm-Laser verwendet werden?

Ja. UV--Quarzglas wird aufgrund seiner günstigen UV-Durchlässigkeit und thermischen Eigenschaften üblicherweise für 355-nm-Laseroptiken verwendet. Die genaue Substratqualität, Beschichtung und Oberflächenspezifikation sollte dennoch entsprechend den Laserbetriebsbedingungen ausgewählt werden.

Kann die gleiche Quarzglaslinse bei 532 nm und 1064 nm verwendet werden?

Das Substrat ist möglicherweise in der Lage, beide Wellenlängen zu übertragen, aber das bedeutet nicht, dass die gesamte Linse für beide optimiert ist.

Besonders wichtig ist die AR-Beschichtung. Eine speziell für 532 nm entwickelte Beschichtung bietet möglicherweise nicht die erforderliche Reflexionsleistung bei 1064 nm und umgekehrt.

Wenn ein optisches System bei beiden Wellenlängen arbeiten muss, sollte dies beim Entwurf der Beschichtung angegeben werden.

Ist eine Quarzlinse dasselbe wie eine Quarzglaslinse?

Die Begriffe werden in der kommerziellen Beschaffung manchmal lose verwendet, sie sollten jedoch nicht automatisch als identische Materialspezifikationen behandelt werden.

Für Laseranwendungen ist es besser, die exakte Quarzglasqualität anzugeben, anstatt eine Optik nur mit dem allgemeinen Begriff „Quarzlinse“ zu bestellen.

Was bestimmt den LIDT einer Laserlinse?

Die Laserschädigungsleistung kann durch mehrere Faktoren beeinflusst werden, darunter Wellenlänge, Pulsdauer, Strahlgröße, Substratqualität, Polierqualität, Beschichtungsmaterialien, Beschichtungsprozess, Oberflächenreinheit und Kontamination.

Aus diesem Grund sollte ein LIDT-Wert immer zusammen mit seinen Testbedingungen betrachtet werden.

Welche AR-Beschichtung sollte für eine 1064-nm-Laserlinse verwendet werden?

Für ein System, das speziell bei 1064 nm arbeitet, ist oft eine für 1064 nm optimierte Laserlinien-AR-Beschichtung geeignet.

Wenn das optische System in einem größeren Spektralbereich oder bei mehreren Wellenlängen arbeitet, kann stattdessen eine Breitband- oder Multiband-Beschichtung erforderlich sein.

Wir fertigen kundenspezifische Quarzglaslinsen für UV-, sichtbare und Nahinfrarot-Laseranwendungen, einschließlich Optiken für355-nm-, 532-nm- und 1064-nm-Lasersysteme.

Verfügbare Anpassungen können Linsendurchmesser, Brennweite, Oberflächenqualität, Oberflächenform, Maßtoleranzen und wellenlängenspezifische AR-Beschichtungen entsprechend dem optischen Design und den Anwendungsanforderungen umfassen.

Für Laseranwendungen empfehlen wir, die Linsenspezifikation anhand der tatsächlichen Betriebsbedingungen und nicht nur anhand der Wellenlänge oder der Abmessungen zu bewerten.

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