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Reflektierende Optiken für Laseranwendungen Edmund Optics

Konventionelle Strahlaufweiter aus Glas sind in starkem Maße von der Wellenlänge abhängig

 

Konventionelle Strahlaufweiter aus Glas sind in starkem Maße von der Wellenlänge abhängig

 

Reflektierende Optiken haben Vorteile für Anwendungen mit UV-, IR-, Breitband- und Ultrakurzpulslasern

 

Reflektierende strahlformende Optiken sind achromatisch und verringern so Abbildungsfehler (Aberrationen)

 

Aufgrund ihrer Flexibilität hervorragend geeignet für neu aufkommende Lasertechnologien

UV-, IR-, breitbandige, und ultrakurzpuls Laser sind für eine Reihe von Anwendungen, von Spektroskopie über Mikrobearbeitung bis hin zu Laseroperationen, ausschlaggebend. Dennoch erweist es sich als schwierig Strahlformungsoptiken, wie Strahlaufweiter, für nicht sichtbare Laser zu finden, da herkömmliche lichtdurchlässige Optiken sehr wellenlängenabhängig sind und ungewollte Dispersion aufweisen können. Reflektierende Strahlformungsoptiken lösen dieses Problem mit ihrer breitbandigen, achromatischen Konstruktion, indem sie chromatische und sphärische Aberration eliminieren. Reflektierende Strahlaufweiter und -Spiegel tendieren auch dazu günstiger zu sein als Strahlaufweiter, die speziell für nicht sichtbare Wellenlängen oder den breiten Wellenbereich konstruiert werden.

Reflektierende Strahlaufweiter

Die reflektierenden Strahlaufweiter sind modifizierte Spiegelsysteme, die auf dem Prinzip Gregorianischer oder Cassegrain-Teleskope beruhen und aufgrund ihrer Breitbandleistung faktisch keine chromatischen und sphärischen Aberrationen aufweisen. Sie sind mit einer Vielzahl von Laserquellen kompatibel, besipielsweise:

  • UV-Laser (Excimer, Nd:YAG, usw.)
  • Infrot-Laser (Nd:YAG, CO2, Quantenkaskadenlaser, usw.)
  • Ultrafast Lasers (Ti:Saphir, Faser, usw.)
  • Tunable Lasers (Ti:Saphir, Farbstofflaster, Quantenkaskadenlaser, usw.)

Ein konvexer Spiegel ermöglicht die Aufweitung eines einfallenden Strahls auf einem konkaven Spiegel, sodass der resultierende kollimierte Strahl größer ist.

Größenvergleich eines Standartobjektivs mit einem Mikroobjektiv
Abbildung 1: Die gekrümmten Spiegel eines monolithischen reflektierenden Strahlaufweiters weiten den einfallenden Laserstrahl auf.

Fokussierspiegel

Fokussierspiegel, wie Off-Axis parabolische Metallspiegel (OAPs), beseitigen chromatische Aberrationen und vermeiden dadurch Nachteile lichtdurchlässiger strahlformender Optiken. Parabolspiegel haben außerdem den Vorteil, dass sie das Licht fokussieren bzw. kollimieren, ohne sphärische Aberrationen hervorzurufen. OAPs bestehen aus Seitenbereichen eines größeren Ausgangsparabolspiegels und haben daher, wie in Bild 2 gezeigt, einen größeren Wirkungsbereich rund um den Brennpunkt ohne den Lichtstrahl zu durchbrechen.

Größenvergleich eines Standartobjektivs mit einem Mikroobjektiv
Abbildung 2: Diagramme der 15° und 45° OAP-Spiegel

UV-Laser

UV-Laser eignen sich ideal für viele Nutzungsbereiche, wie beispielsweise die Mikromaterialbearbeitung, medizinische Laseranwendungen, die Halbleiterherstellung und Fluoreszenzmikroskopie. Viele laseroptische Anwendungen nutzen kurzwelliges UV-Licht, um sehr kleine und präzise Konturen unter minimaler Erwärmung der Umgebung zu erzeugen. UV-Laser haben außerdem eine höhere räumliche Auflösung als Laser im sichtbaren oder Infrarot-Bereich, da die Laserspot-Größe direkt proportional zur Wellenlänge ist.

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Größenvergleich eines Standartobjektivs mit einem Mikroobjektiv

2 μm-Laser

Die einzigartige charakteristische Absorption von 2 µm-Lasern ermöglicht es mit minimaler lokaler Erwärmung sehr kleine und präzise Schnitte in biologischem Gewebe und Kunststoffen zu erzeugen. Durch ihre charakteristische Absorption sind die 2 µm-Laser für bestimmte Anwendungen vorteilhafter als 1 µm-Laser. Laser mit 2 µm Wellenlänge sind ideal für hochpräzise Anwendungen, wie die Laserchirurgie und Kunststoffverarbeitung, geeignet.

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Ultrakurzpulslaser

Ultrakurzpulslaser sind modengekoppelte Laser, die extrem kurze Pulse im Femtosekunden- oder Picosekundenbereich mit hohen Spitzenleistungen abgeben können. Aufgrund des Fourier-Limits (auch bekannt als Energie-Zeit-Unschärferelation) haben Pulse mit derart kurzer Dauer ein breites Wellenlängenspektrum über eine beträchtliche Bandbreite. Dies kann bei lichtdurchlässigen Optiken zu starken chromatischen Aberrationen führen, reflektierende strahlformende Optiken können jedoch mit Ultrakurzpulslasern nahezu ohne chromatische Abbildungsfehler verwendet werden.

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Reflektierende strahlformende Optiken von Edmund Optics®

TECHSPEC Reflektierende monolithische Strahlaufweiter (Mark I))

Reflektierende monolithische Strahlaufweiter (Mark I)

Die diamantgedrehten TECHSPEC® reflektierenden monolithischen Strahlaufweiter (Mark I) sind ideal zur Aufweitung von breitbandigem oder achromatischem Licht geeignet, sowie von Licht einer großen Auswahl an Lichtquellen. Diese Optiken zeichnen sich durch eine sehr geringe Wellenfrontverzerrung aus und ihre achromatische, komplett reflektierende Konstruktion ermöglicht die Verwendung mit durchstimmbaren, UV- und Ultrakurzpulslasern. Integrierte Merkmale wie reflektierende Flächen, Gewindebohrungen und Durchgangsbohrungen erleichtern die Montage, Ausrichtung und Integration in verschiedenste Laseranwendungen. Die monolithische Konstruktion gewährleistet außerdem Stabilität und Leistungsfähigkeit unabhängig von Temperaturschwankungen.

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Off-Axis parabolische Metallspiegel

Off-Axis parabolische Metallspiegel

Die TECHSPEC® Off-Axis parabolischen Metallspiegel (OAPs) besitzen eine Oberflächenrauheit von 50 Å RMS und verursachen keine sphärischen und chromatischen Abbildungsfehler. Die solide Konstruktion aus Metall und der Verzicht auf Klebstoffe liefern eine optimale Wärmeleitfähigkeit. Off-Axis parabolische Metallspiegel (OAPs) blockieren den Weg zum Brennpunkt nicht und erleichtern so den Aufbau kompakter optischer Systeme. Diese Merkmale stellen sicher, dass die Off-Axis parabolischen Metallspiegel (OAPs) ideal zur Instrumentation und für Lasersysteme, wie MTF-, FLIR-, FTIR- und Schlieren-Systeme, sowie Infrarotlaser (z.B. Quantenkaskadenlaser), geeignet sind. Die diamantgedrehten TECHSPEC®-Metallspiegel sind mit Winkeln zur Achse von 15°, 30°, 45°, 60° oder 90° erhältlich.

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Häufig gestellte Fragen:

FAQ  Mit welchen Vergrößerungen sind die TECHSPEC® reflektierenden monolithischen Strahlaufweiter (Mark I) erhältlich?
Die TECHSPEC® reflektierenden monolithischen Strahlaufweiter (Mark I) sind mit 2x, 3x und 5x Vergrößerung verfügbar.
FAQ  Welche Beschichtungsoptionen sind für die TECHSPEC® reflektierenden monolithischen Strahlaufweiter (Mark I) erhältlich?

Die TECHSPEC® reflektierenden monolithischen Strahlaufweiter (Mark I) sind mit Beschichtungen aus Enhanced Aluminium, Protected Aluminium und Gold ohne Schutzschicht verfügbar.

FAQ  Für welchen Wellenlängenbereich eignen sich die TECHSPEC® Off-Axis parabolischen Metallspiegel?

Der Wellenlängenbereich der TECHSPEC® Off-Axis parabolischen Metallspiegel ist abhängig von der verwendeten Spiegelbeschichtung. Drei verschiedene Beschichtungen sind verfügbar: Protected Aluminium, Protected Gold und Gold ohne Schutzschicht. Die verschiedenen Beschichtungen decken einen Wellenlängenbereich von 400 nm bis über 12 000 nm ab.

FAQ   Welche Designparameter werden für einen kundenspezifischen Off-Axis parabolischen Metallspiegel benötigt?

Um einen kosteneffizienten, kundenspezifischen Off-Axis parabolischen Metallspiegel herzustellen werden folgende Designparameter benötigt: Brennweite der Reflektion, Reflexionswinkel, Toleranz des Brennpunkts und reflektierte Wellenfrontverzerrung.

Tipps & Downloads

Anwendungshinweise

Technische Informationen und Anwendungsbeispiele, beispielsweise theoretische Grundlagen, Gleichungen, grafische Darstellungen und vieles mehr.

UV Optics: Tighter Tolerances and Different Materials
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Rauheit von diamantgedrehten, parabolischen Off-Axis Spiegeln
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Metallic Mirror Coatings
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Off-Axis Parabolic Mirror Selection Guide
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