Beam Expansion
Rozšiřování svazku – jedinečný systém z asférických čoček
Konvenční systémy k rozšiřování laserových svazků mohou být pouze náročně modifikovány, jsou poměrně velké a vhodné pouze pro jednu určitou vlnovou délku. Celosvětově první nasazení asférické čočky do rozšiřovačů Beam Expander k rozšiřování svazku otevírá zcela nové možnosti. Korigují se sférické aberace a realizuje se afokální systém pro velké průměry vstupního svazku. Asférická optika redukuje velikost systému až o 50 % v poměru ke komponentům aktuálně běžně dostupným na trhu. Systém asphericon okolo rozšiřovače a|BeamExpander umožňuje pokrytí širšího spektra: designované vlnové délky dosahují od 355, přes 532, 632 a 780, až po 1064 nm. Inteligentní montážní systém uspoří úpravy, které vás jinak stojí čas, a zajistí přesnost a flexibilitu. Objevte pro vaši aplikaci výhody asférického rozšíření svazku!
Beam Expander a další produkty k rozšiřování svazku s krátkými dodacími lhůtami.
a|BeamExpander
Objevte celosvětově první asférický rozšiřovač svazků na hranici difrakčního limitu. a|BeamExpander je monolitické laserové příslušenství pouze s jednou asférickou čočkou pro nejvyšší přesnost. Zažijte téměř neomezené možnosti s až 32násobným zvětšením svazku a optimalizovaným výkonem pro různé designované vlnové délky (355, 532, 632, 780, 1064 nm) – individuálně měřené a certifikované. Díky svému inovativnímu designu je Beam Expander od asphericon plně na hranici difrakčního limitu jak jako jednotlivý prvek, tak i v kaskádě s až pěti dalšími prvky s tenkými vrstvami. K dispozici jsou tři stupně zvětšení (1.5, 1.75, 2.0), které mohou dosáhnout až 32násobného rozšíření.
- Laser Beam Expander dostupný v pěti designovaných vlnových délkách [355 nm / 532 nm / 632 nm / 780 nm / 1064 nm]
- Max. vstupní opticky účinná plocha 10,6 - 14,7 mm, max. výstupní opticky účinná plocha 22,5 mm
- K dispozici ve stupních zvětšení 1,5 | 1,75 | 2,0
- Až pět rozšiřovačů BeamExpander kombinovatelných pro jedno rozšíření svazku až na 32násobek, jakož i přes 230 mezistupňů
- Plně na hranici difrakčního limitu – individuálně měřený a garantovaný originálním certifikátem asphericon
- Práh poškození způsobeného laserem: 12 J/cm², 100 Hz, 6 ns, 532 nm
- Inteligentní montážní koncept pro jednoduchou manipulaci
Chcete si nejprve vypočítat potřebné rozšíření svazku laseru? Využijte konfigurátor a|BeamExpander a získejte tak požadované výsledky na základě rozšíření, počtu rozšiřovačů a|BeamExpander nebo kombinace z obojího.
Systémy rozšiřování svazků (také nazývané Beam Expander) slouží k úpravě průřezů svazků mezi zdroji světla (např. lasery) a následnými optickými prvky. Speciálně pro tvarování svazků a zaostřování s vysokými numerickými aperturami je zásadní přesně cílené osvětlení opticky účinné plochy. Nejrozšířenější základní principy afokálních systémů rozšiřování svazků se vrací ke Keplerovým a Galileovým dalekohledům.
Skladba Keplerova dalekohledu představuje nejjednodušší systém rozšiřování svazku. Přitom jsou kombinovány dvě spojné čočky s různými ohniskovými vzdálenostmi. Zvětšení, resp. zmenšení průřezu svazku přitom vyplývá z kvocientu ohniskových vzdáleností
(1) \(V = \frac{f_2}{f_1}\)
Celková délka tohoto optického systému je v podstatné míře určována vzdáleností obou čoček, kterou je možné odhadnout přes součet ohniskových vzdáleností,
(2) \(e = f_1 + f_2\)
U Galileova dalekohledu je první spojná čočka nahrazena rozptylnou čočkou, čímž se konstrukční délka při zachování stupně zvětšení zkrátí. Obr. 1 zobrazuje jak Keplerův (a), tak i Galileův (b) dalekohled pro 10násobné zvětšení (V=10).
U klasických systémů rozšiřování svazků Beam Expansion System jsou nasazeny jednotlivé sférické čočky. Tím se rychle projeví sférické aberace. Při vysokých požadavcích na kvalitu vlnoplochy asferizace povrchu čočky pomůže. Tvar povrchu čočky je možné opsat pomocí
(3) \(z(h) = \frac {h^2}{R(1+\sqrt{(1-(1+k) \frac{h^2}{R^2}}} + \sum_{i=2}^{n} A_{2i} h^{2i}\)
Takové systémy k rozšiřování svazku jsou typicky, co se týká tvaru optických ploch a rozestupu čoček, optimalizovány na jednu vlnovou délku. Sférické aberace mohou být redukovány na minimum.
Přidáním další optické skupiny získá systém rozšiřování svazku přídavnou flexibilitu, co se týká nastavitelných stupňů zvětšení. To je možné nejjednodušeji realizovat symetrickým systémem zoomování, který se skládá ze tří jednotlivých čoček (spojné čočky – rozptylné čočky – spojné čočky). Přitom musí dvě čočky moci změnit svou polohu tak, aby byl pro každý stupeň zvětšení zaručen afokální průběh svazku. Dle požadavků může být takový systém velmi komplexní, čímž požadavky na mechanické uchycení stoupají.
MONOLITICKÉ SYSTÉMY ROZŠIŘOVÁNÍ SVAZKU
Lehce změněný přístup najdeme u monolitických systémů rozšiřování svazku, které svým principem fungování odpovídají Galileovu dalekohledu, avšak skládají se pouze z jednoho optického prvku – meniskové čočky. Obě opticky účinné plochy mají společný střed zakřivení. Princip této takzvané nulové čočky je znám již velmi dlouho, avšak tyto čočky ve svém původním provedení se dvěma sférickými plochami vykazují silné chyby sférické aberace a jsou tak použitelné pouze pro velmi malé průměry vstupního svazku a velmi malá zvětšení.
Na obr. 2(a) je průběh svazku schematicky znázorněný v takovéto sférické čočce. Pokud jsou tyto optické prvky na jedné z obou ploch asferizovány tak, jak je znázorněno na obr. 2(b), dají se vady sférické aberace korigovat a je možné realizovat afokální systém i pro velké průměry vstupního svazku.
Zlepšení optických vlastností je z porovnání na obr. 2 zřetelně viditelné. Zvětšení odpovídá v obou případech V=2, přičemž průměr vstupního svazku se liší o faktor 2. Maximální dosažitelné zvětšení takového jednotlivého prvku je V = 2. Odhaduje se to přes paraxiální zvětšení
(4) \(V = \frac {d}{r} * \frac {n-1}{n}\)
přičemž n je index lomu skla, r rádius konkávní strany a d středová tloušťka.
Jak se ukazuje, jsou zvětšení jednotlivých svazků monolitických Galileových dalekohledů z důvodu omezených konstrukčních délek poměrně nízká. Protože se však jedná o afokální systémy rozšíření svazku, mohou být „zařazeny sériově“ za sebou v průběhu svazku a tak lze vstupní svazek postupně zvětšovat (obr. 3c).
Různé stupně zvětšení umožňují jak silná zvětšení s minimální potřebou místa (využití V = 2), tak i jemnější krokování (využití V = 1,5 a V = 1,75). Z důvodu afokálního dimenzování jednotlivých prvků mohou být meniskové čočky i libovolně orientovány ve vedení svazků.
Používání monolitických systémů rozšíření svazku v kaskádové struktuře zapojuje podstatně více optických ploch než konvenční optické systémy (viz obr. 3). Navíc je každá druhá plocha asférická! Pro každý takový kaskádový systém k flexibilnímu rozšiřování svazku jsou třeba velmi vysoké povrchové kvality jednotlivých prvků. Předpokladem pro pestrou možnost kombinací při pozdějším užívání je, že musí být každý jednotlivý prvek přes celou volnou aperturu zřetelně lepší, než musí být požadavek „difrakčního limitu“, tzn. vada vlnoplochy RMS< λ/14.
Pokud jsou současně středová tloušťka a decentralizace ploch velmi přesně vyrobeny, pak se dá mluvit o systému rozšiřování svazků zcela bez nastavování, neboť jsou všechny volné stupně sjustování coby monolitický prvek výrobou již fixovány v optimu. Také aplikace dalších monolitických prvků ke změně stupně zvětšení pak probíhá plně bez nastavování a tak rychle a nekomplikovaně.
Rozšiřovače Beam Expander jsou nasazovány především pro výzkumnou práci v optických laboratořích, kde jsou používány například k zesílení laserů nebo zlepšení využitelnosti optické skladby. Také ve výzkumných a vývojových odděleních letectví a kosmonautiky, biotechnologie, zobrazování, materiálového výzkumu, jakož i zpracování materiálů, zejména opracování materiálů laserem, jsou používány systémy rozšíření svazku.
Kvalitu všech prvků BeamTuning garantuje asphericon na základě měření vlnoplochy, resp. profilu svazku s vysokým rozlišením pro vybrané komponenty i certifikací.
Chcete najít Laser Beam Expander od asphericon vhodný pro vaši aplikaci? S naším konfigurátorem stačí rychle a jednoduše dle požadovaného cílového rozšíření a/nebo počtu rozšiřovačů a|BeamExpander naskenovat a dosažené výsledky porovnat s vlastními požadavky.
Ke konfigurátoru a|BeamExpander
Odchylky vlnoplochy a divergenční odchylky, jakož i vliv na ultra krátké laserové pulsy můžete vypočítat s naší aplikací BeamTooling App. Ta je vám k dispozici zdarma ke stažení v App Store od Apple a Google.
|
a|Waveλdapt
a|Waveλdapt umožňuje používání rozšiřovačů a|BeamExpander mimo jejich designovanou vlnovou délku [532 nm / 632 nm / 780 nm / 1064 nm]. Pokrývá celý rozsah spektra od 500 nm do 1600 nm, upravuje divergence a koriguje odchylky vlnoplochy při zachování průměru svazku. Díky jemnému metrickému závitu může být a|Waveλdapt, stejně jako všechny prvky BeamTuning, bez problému integrován do každého optického systému.
- K dispozice pro čtyři designované vlnové délky a|BeamExpander [532 nm / 632 nm / 780 nm / 1064 nm]
- Optimalizované přizpůsobení všem vlnovým délkám mezi 500 nm až 1600 nm
- Úprava divergentních vstupního svazku až 1 mrad
- Kombinovatelný až s pěti dalšími prvky BeamTuning – plně na hranici difrakčního limitu
- Dodržení upraveného zvětšení
- Max. vstupní apertura 22,5 mm, max. výstupní apertura 22,5 mm
- Jednoduchá flexibilní manipulace
Výstupní laserový svazek je buď divergentní, nebo konvergentní, když je a|BeamExpander používán při jiné vlnové délce než je designovaná vlnová délka. Nastávají také řádově vyšší odchylky vlnoplochy, neboť asféra a středová tloušťka již neodpovídají konstrukčnímu záměru.
Vhodný a|Waveλdapt může tyto problémy lehce nastavit do své oblasti aplikace a zvýší tak flexibilitu rozšiřovače Beam Expander asphericon. Pomocí a|Waveλdapt 780 nm například mohou být kolimovány svazky z vlnové délky 850 nm s a|BeamExpander 780 nm. Výkonu na hranici difrakčního limitu je díky kolimaci výstupního svazku dosahováno při nové vlnové délce.
Pokrývaný rozsah vlnových délek a|Waveλdapts pro designované vlnové délky [nm] 532, 632, 780, 1064.
a|Adapter
Systémy cross-system a intra-system a|Adapter umožňují jak rychlou montáž jednotlivých produktů BeamTuning a montované optiky od firmy asphericon mezi sebou, tak i vysokou kompatibilitu s jinými optickými systémy – a to bez přídavných úprav.
Za pomoci našich adaptérů intra-system mohou být rozšiřovače a|BeamExpander nasazovány, aby redukovaly nebo rozšiřovaly průměr svazku. Výrobní sortiment adaptérů cross-system a|Adapter zahrnuje adaptéry se závity C-Mount a SM1 pro jednoduchou integraci do set-upů stávajících (a to i cizích) systémů. Díky tomuto vnějšímu průměru může být 1,2" obvodový adaptér použit jako interní systémový adaptér nebo také jako adaptér nad rámec systému.
Adaptéry Intra-system a|Adapter umožňují kombinovat všechny prvky BeamTuning, např. aby bylo možné použít a|BeamExpander oběma směry funkce, a sice průměr svazku rozšiřovat nebo redukovat.
Easy integrate all BeamTuning elements into any optical system (e.g. Qioptiq, OWIS or Edmund Optics) through a variety of mounting concepts by using the cross- system a|Adapters (C-Mount, SM1). Thanks to its outer diameter, the 1.2" circumference can be used both as intra-system and as cross-system a|Adapter.
a|BeamBox Essential
Kombinujte produkty asphericon k rozšíření svazku s MountedOptics, a/nebo komponenty k tvarování svazku tak, aby to vyhovovalo vašim požadavkům. Pro lepší přehled jsme již vyvinuli různé kombinace prvků a|BeamBox. Základní řada “Essential” zahrnuje pět boxů k rozšiřování svazků různých vlnových délek.
- Kombinuje až osm rozšiřovačů a|BeamExpander s jedním a|AspheriColl, jedním a|Waveλdapt a vhodnými adaptéry a|Adapter
- Optimalizovaný na vlnové délky 355 nm, 532 nm, 632 nm, 780 nm nebo 1064 nm
- Kvalita: vlnoplocha na hranici difrakčního limitu
- Set – řešení jako kompletní sada s atraktivními úsporami nákladů
Kombinujte a|BeamExpander, a|Waveλdapt, a|TopShape, a|AiryShape a a|AspheriColl s adaptéry a|Adapter (intra-system a cross-system) a prvky MountedOptics individuálně a způsobem odpovídajícím vašim požadavkům. Téměř každá kombinace je možná! Kontaktujte nás.
Beam Expander a další produkty k rozšíření svazku s krátkými dodacími lhůtami.
PŘESNÉ ROZŠIŘOVÁNÍ A TVAROVÁNÍ LASEROVÝCH SVAZKŮ – BEAMTUNING
K sortimentu patří vedle a|BeamExpander k rozšíření laserů, vláknového kolimátoru a|AspheriColl, také a|Waveλdap k používání rozšiřovačů BeamExpander mimo jejich designovanou vlnovou délku, adaptéry intra- a cross-system i montovaná asférická optika (MountedOptics). Doplňkově jsou dostupné tvarovače svazku s rozmanitými možnostmi použití – taktéž na bázi asférické optiky.
asphericon GmbH
Stockholmer Str. 9
07747 Jena
phone +49 (0) 3641 3100 500
fax +49 (0) 3641 3100 501
sales[at]asphericon.com
Kontakty
Služby
Produkty
