Keresés
huA lézerrendszer csak annyira pontos, mint a benne lévő optika. A tükrök irányítják a sugarat, a lencsék pedig fókuszálják – de ha egy rendszernek minimális veszteséggel át kell irányítania, át kell alakítania vagy spektrálisan el kell választania a fényt, akkor gyakran egy egyedi optikai prizma a megfelelő válasz. A kész prizmák szabványos geometriákat és közös hullámhosszakat kezelnek. Az egyedi prizmák megoldják a nehezebb problémákat is: nem szabványos szögek, nagy teljesítményű környezetek, UV- vagy IR-tartományok, valamint szűk helykorlátok, amelyekkel a szabványos katalógusok egyszerűen nem foglalkoznak.
Ez a cikk az egyedi prizmák lézeres rendszerekben végzett alapvető funkcióival és azokkal a mérnöki döntésekkel foglalkozik, amelyek meghatározzák, hogy egy prizma működik-e – vagy meghibásodik.
Sugár kormányzás és irányszabályozás
A prizma legközvetlenebb alkalmazása lézerrendszerben a sugár irányának megváltoztatása. A lapos tükörrel ellentétben a prizma a teljes belső visszaverődésen (TIR) vagy a szabályozott törésen keresztül irányítja át a sugarat – nincs szükség bevonat a tükröző felületre. Ez tartósabbá teszi a prizmákat nagy ismétlési gyakoriságú környezetben, ahol a tükörbevonatok lebomlanak a tartós lézersugárzás hatására.
Derékszögű prizmák szabványosak a 90°-os elhajlásokhoz. Porro prizmák fényvisszaverő gerendák 180°-os elfordítással. Nem szabványos szögeknél – 30°, 45°, 60° vagy egyedi értékek – a prizma geometriáját kifejezetten az adott alkalmazáshoz kell kiszámítani és legyártani. Itt válik elengedhetetlenné az egyedi gyártás: a szögtűrés 1–2 ívperces hibája egy teljes optikai pályát rosszul igazíthat olyan precíziós rendszerekben, mint az interferométerek vagy a lézeres távolságmérők.
Állítható kormányzást igénylő rendszerek esetén, precíziós optikai prizmák ipari és tudományos használatra például az ékprizmákat általában ellentétes forgású konfigurációkban párosítják. A két ék egymáshoz viszonyított elforgatásával a sugár egy szögkúpon keresztül irányítható mozgó tükrök nélkül – ez egy kompakt, robusztus megoldás, amelyet lézeres letapogató és célzó rendszerekben használnak.
Nyalábformálás: elliptikustól a körkörösig
A lézerdiódák aszimmetrikus sugarat bocsátanak ki – a gyors tengely és a lassú tengely eltérő sebességgel tér el, elliptikus keresztmetszetet hozva létre. A legtöbb downstream optikai és szálcsatolási alkalmazáshoz kör alakú sugárra van szükség. Az anamorf prizmapárok ezt közvetlenül megoldják.
Egy pár illeszkedő szögű prizma kiterjeszti a sugarat az egyik tengely mentén anélkül, hogy befolyásolná a másikat, így az elliptikus profilt közel kör alakúvá alakítja. A sugár iránya változatlan marad – ez kritikus követelmény azokban a rendszerekben, ahol a mutató stabilitása számít. Az egyedi anamorf prizmákat a nagyítási arány (általában 2:1 és 4:1 között), a bemeneti sugár méretei és a hullámhossz határozza meg, így nem cserélhetők fel a különböző lézerdióda modellek között. Optikai reflektorok erre tervezve lézersugaras kormányzási alkalmazások gyakran használják az anamorf párok mellett a sugárkondicionálási szakasz befejezéséhez.
Diszperziószabályozás és hullámhossz-elválasztás
A prizmák szétválaszthatják a több hullámhosszú lézersugarat spektrális összetevőire – vagy precízen kompenzálják a csoportsebesség-diszperziót (GVD) az ultragyors lézerrendszerekben. Ez a két függvény ugyanazt a fizikai elvet használja (hullámhossz-függő törésmutató), de ellentétes mérnöki célokat szolgálnak.
In spektroszkópia és lézerhangolás , egyenlő oldalú vagy Pellin-Broca prizmák szétszórják a sugarat az alkotó hullámhosszakra. A Pellin-Broca prizma például pontosan 90°-kal téríti el az egyik kiválasztott hullámhosszt, miközben eltér a többitől – így ideális egyetlen harmonikus leválasztására egy többsoros lézerforrástól.
In ultragyors lézerrendszerek (femtoszekundumos és pikoszekundumos impulzusok), a diszperziókompenzációhoz prizmapárokat használnak. Ahogy egy rövid impulzus átterjed az üvegen és más optikai elemeken, a különböző hullámhosszak kissé eltérő sebességgel haladnak, megnyújtva az impulzust. Egy prizmapár negatív GVD-t vezet be ennek ellensúlyozására, visszanyomva az impulzust a tervezett időtartamra. A geometriát – a prizmaszétválasztást, a csúcsszöget és az anyagot – az adott impulzusszélességre és hullámhossz-sávra kell kiszámítani. Az egyedi gyártás itt nem választható; a rossz geometria egyszerűen nem kompenzálja. Ezeket párosítva ezzel a sugárminőségre és a rendszer teljesítményére optimalizált optikai lencsék biztosítja a teljes sugárút az impulzus integritásának megőrzését.
Anyag és bevonat kiválasztása
A 633 nm-en működő prizma 266 nm-en vagy 10,6 µm-en teljesen hibás lehet. Az anyagválasztást a hullámhossz-tartomány és a teljesítménysűrűség határozza meg:
- N-BK7 350-2000 nm-t fed le, jó homogenitást és költséghatékonyságot kínál, és a legtöbb látható és közel IR lézerrendszerhez illeszkedik. Lézer-indukált károsodási küszöbe (LIDT) közepes teljesítményű alkalmazásokhoz megfelelő.
- UV olvadt szilícium-dioxid kiterjeszti az átvitelt 195 nm-re, magasabb LIDT-t hordoz, mint a BK7, és alacsonyabb a hőtágulási együtthatója – ez elengedhetetlen a nagy teljesítményű vagy impulzusos UV lézeres környezetekhez.
- Kalcium-fluorid (CaF₂) és cink-szelenid (ZnSe) olyan infravörös rendszereket szolgálnak ki, ahol a szabványos üveg átlátszatlan.
A bevonatok egyformán számítanak. Tükröződésgátló (AR) bevonatok A be- és kilépőfelületeken a Fresnel-veszteség felületenként 0,5% alá csökken – ez kritikus a nagy nyereségű lézerüregeknél, ahol még a kis visszaverődések is instabilitást okoznak. A lézerrezonátor belsejében használt prizmák esetében a bevonatoknak meg kell felelniük a lézer specifikus hullámhosszának és impulzusenergiájának is, hogy elkerüljék a bevonat károsodását. Nézze meg, hogyan Az optikai prizmák növelik a pontosságot a tudományos és ipari alkalmazásokban a teljesítménykövetelmények szélesebb körű áttekintése érdekében.
Kulcsparaméterek egyéni prizma megadásakor
Egyedi prizma megrendeléséhez többre van szükség, mint a geometria vázlatára. A következő paraméterek közvetlenül befolyásolják a rendszer teljesítményét, és pontosan meg kell adni őket:
- Szögtűrés : Általában ±1–5 ívperc általános használatra; ±10 ívmásodperc vagy szűkebb interferometriás vagy üreges alkalmazásokhoz
- Felületi síkság : A hullámhossz töredékeiben kifejezve (pl. λ/10 632,8 nm-en) – a szigorúbb tűréshatárok jelentősen megnövelik a költségeket és az átfutási időt
- Felületi minőség : Scratch-dig specifikáció határozza meg (pl. 10-5 lézeres minőségű, 40-20 ipari felhasználás esetén)
- Tiszta rekesznyílás : A használható optikai terület – jellemzően a fizikai apertúra ≥80–90%-a
- Bevonat specifikáció : Hullámhossz-tartomány, beesési szög és minimális LIDT a kívánt lézerforráshoz
Az átfutási idők napokig terjednek a raktáron lévő anyagok egyszerű geometriáinál, egészen több hétig az összetett formák vagy egzotikus hordozók esetében. A gyártó korai bevonása – az optikai elrendezés véglegesítése előtt – elkerüli a költséges újratervezést, és lehetővé teszi a tolerancia-kompromisszumok értékelését a teljes rendszerben. Fedezze fel teljes kínálatunkat nagy teljesítményű optikai lencsék lézersugaras fókuszáláshoz hogy kiegészítse a prizmaválasztékot egy komplett sugárkondicionáló egységben.
苏公网安备 32041102000130 号