Konkawe spieëls met gat (ook genoem geperforeerde konkawe spieëls) is gespesialiseerde optiese komponente wat twee kritieke funksies kombineer: die fokus/weerkaatseienskappe van konkawe spieëls en 'n geïntegreerde deurgat (opening) vir bundelinspuiting of -onttrekking. Hierdie dubbele funksionaliteit maak hulle ideaal vir meervoudige optiese stelsels soos Herriott-selle (wat vir gaswaarneming gebruik word) en gevoude laserholtes, waar strale die stelsel moet binnegaan of verlaat sonder om die reflektiewe oppervlak te blokkeer.
| Beskikbaarheid: | |
|---|---|
Thorlabs se Herriott-selspieëls— 'n algemene tipe konkawe spieël met gat— het 1' of 2' buitenste diameters (OD) met gesentreerde of nie-as-gate (3 mm tot 4 mm diameters) en mid-infrarooi (middel-IR) verbeterde goue bedekkings. Hierdie bedekkings verskaf >98% gemiddelde reflektansie van 2-20 µm, 'n golflengtereeks wat krities is vir gasspektroskopie (bv. die opsporing van CO₂, metaan) en hoë-krag mid-IR lasers. Die spieël se konkawe oppervlak het 'n presiese krommingsradius (ROC), tipies 1 m tot 5 m vir Herriott-selle, wat verseker dat strale verskeie kere binne die holte reflekteer terwyl belyning behou word.

Geoptimaliseerde Mid-IR-reflektiwiteit : Verbeterde goudbedekkings (met 'n 5 nm chroom adhesielaag en 100 nm goudlaag) lewer >95% absolute reflektansie oor 2-20 µm—beduidend hoër as standaard goudbedekkings (wat daal tot 90% by 20 µm). Die bedekkings word deur termiese verdamping in 'n hoë-vakuum-omgewing (<10⁻⁶ Torr) neergesit om eenvormigheid te verseker en absorpsie te minimaliseer (absorpsie <2% by 10.6 µm), krities vir meervoudige deurlaatstelsels waar elke weerkaatsing bydra tot seinverlies.
Presisiegatplasing en -bewerking : Beskikbaar met twee gatkonfigurasies: gesentreerde gate (ø3 mm vir 1'-spieëls, ø4 mm vir 2'-spieëls) vir eenvoudige balkinspuiting, en off-as-gate (verskuiwing met 5-10 mm vanaf die middel) om die padlengte in Herriott-selle te maksimeer. Die gate word geboor met behulp van laserbewerking (vir glassubstrate) of ultrasoniese boor (vir metaalsubstrate), wat lei tot skoon rande (braam <5 µm) en loodreg op die spieëloppervlak (<0.1° afwyking) - verhoed balkafbuiging by die gat.
Termiese stabiliteit vir hoë-krag toepassings : Gebou met UV-gesmelte silika-substrate, wat 'n lae koëffisiënt van termiese uitsetting (0.55 × 10⁻⁶ /°C) en hoë termiese geleidingsvermoë (1.4 W/m·K) het. Hierdie stabiliteit minimaliseer veranderinge in die krommingsradius (ROC-variasie <0.1% oor -40°C tot +80°C), wat konsekwente straalfokusering verseker selfs in hoëkragstelsels (bv. 100 W CO₂-lasers). Vir uiterste temperature is saffiersubstrate (termiese uitsetting 5.0 × 10⁻⁶ /°C) beskikbaar.
Beskermende oorlaag vir omgewingsduursaamheid : Die goue deklaag is bedek met 'n 10 nm SiO₂-beskermende oorlaag, wat weerstand teen humiditeit (95% relatiewe humiditeit vir 1000 uur sonder om te verkleur) en meganiese skuur (Mohs-hardheid verhoog van 2,5 tot 5) verbeter. Hierdie oorlaag verminder ook verstrooiing by die deklaagoppervlak (verstrooiingsverlies <0.5% by 10.6 µm), wat die sein-tot-geraas-verhouding in spektroskopie verbeter.
Groot duidelike diafragma en ROC-toleransies : 1'-deursneemodelle het 'n duidelike opening van >ø22 mm (88% van OD), wat verseker dat balke die meeste van die reflektiewe oppervlak benut. Die krommingsradius (ROC) word gemasjineer tot ±0.5% toleransie (bv. 1 m ROC ±5 mm) wat die kritiese variasie van ROC ±5 mm kan verminder. refleksies (en dus padlengte) met 10-20% Oppervlakvlakheid van die konkawe oppervlak is <λ/4 by 633 nm, wat golffrontvervorming tot die minimum beperk.
Herriott-selle en gaswaarneming : Aktiveer lang optiese padlengtes (tot 100 m) in kompakte holtes (volume <1 L) vir gasspektroskopie. In omgewingsmonitering bespeur Herriott-selle met konkawe spieëls met gat spoorgasse (bv. metaan by konsentrasies so laag as 1 dpm) deur die absorpsie van middel-IR-lig te meet. Die gat laat die laserstraal toe om die sel binne te gaan, 50-100 keer van die konkawe spieëls af te reflekteer en uit te gaan vir opsporing.
Laserholtes en resonators : Fasiliteer bundelinspuiting en -ekstraksie in hoë-finesse laserresonators (bv. diode-gepompte vastestoflasers, DPSSL's). In 'n DPSSL-holte laat die spieël se gat die pompstraal die versterkingsmedium binnegaan (bv. Nd:YAG-kristal) terwyl die konkawe oppervlak die laserstraal (1064 nm) reflekteer om die resonator te vorm. Hierdie ontwerp elimineer die behoefte aan aparte straalverdelers, wat holteverliese verminder.
Raman-spektroskopie : Verbeter seinversameling in Raman-spektroskopiestelsels, wat molekulêre vibrasies opspoor deur verstrooide lig te meet. Die konkawe spieël met gat fokus die opwekkingslaser (bv. 532 nm) op die monster via die gat, versamel en weerkaats dan die Raman-verstrooide lig (verskuifde golflengtes) na 'n detektor. Hierdie konfigurasie verhoog seinintensiteit met 50-100% in vergelyking met plat spieëls.
Telekommunikasietoetsing en optiese vertragingslyne : Skep beheerde optiese vertragingslyne vir die toets van optieseveselkomponente (bv. modulators, versterkers). Deur die afstand tussen twee konkawe spieëls met gat aan te pas, kan die straalbaanlengte (en dus vertraging) van 10 cm tot 10 m verstel word—kritiek vir die toets van seinvoortplanting in langafstand-telekommunikasienetwerke (bv. 10 Gbps-stelsels).
Materiaalverwerking met hoëkraglasers : Fokus en herlei hoëkraglaserstrale in boor-, sweis- en merktoepassings. Byvoorbeeld, in laserboor van lugvaartkomponente (bv. turbinelemme), fokus die spieël se konkawe oppervlak die straal (bv. 1 kW-vesellaser) na 'n 50 µm-kol, terwyl die gat koelmiddels toelaat om deur te vloei, wat termiese skade aan die spieël voorkom.
Af-as-gate laat aansienlik langer padlengtes toe deur meer van die spieël se reflektiewe oppervlak te benut. In 'n Herriott-sel met middelgate reflekteer strale in 'n lineêre patroon (heen en weer tussen spieëls), wat die aantal refleksies beperk (tipies 20-30). Met gate van die as af volg strale 'n elliptiese pad, wat 50-100 keer reflekteer—verdubbel of verdriedubbel die padlengte (bv. 50 m vs. 20 m vir 'n 1 L-sel). Hierdie langer padlengte verbeter gasdetectie-sensitiwiteit (laer opsporingslimiete met 2-3x), maar vereis meer presiese belyning (±0.01° hoektoleransie).
Die agterkant van die gat (oorkant die reflektiewe oppervlak) het 60°-afskuinsings met 'n deursnee van 6,5-8,0 mm. Afkante dien twee sleuteldoeleindes: eerstens voorkom hulle straalverstrooiing vanaf skerp gatkante (wat geraas in spektroskopie sal veroorsaak), en tweedens lei hulle die straal in/uit die spieël sonder bykomende optika (bv. kollimators). Die afkantoppervlak is gepoleer tot 60-40 krap-grawe kwaliteit, wat strooiverlies tot <0.1% verminder. Sonder afkante kan skerp rande tot 5% balkverlies veroorsaak en die balkprofiel verwring.
Met behoorlike verkoeling hanteer hierdie spieëls CW-kragdigthede tot 50 W/cm² in die 2-20 µm-reeks (bv. 500 W CO₂-laser met 'n straal van 3,5 mm deursnee). Verkoeling is krities omdat goudbedekkings ~2% van die invallende lig absorbeer, wat hitte genereer. Vir laekragstelsels (<10 W), is passiewe verkoeling (aluminium-koelbak met termiese ghries) voldoende. Vir hoëkragstelsels hou aktiewe verkoeling (waterverkoelde hitteput met vloeitempo 1 L/min) die spieëltemperatuur <50°C, wat degradasie van deklaag (goud verkleur by >150°C) en ROC-veranderinge voorkom.
Ja, vervaardigers bied uitgebreide aanpassing om aan spesifieke stelselvereistes te voldoen. Pasgemaakte gatgroottes wissel van 0,5 mm tot 10 mm (±0,1 mm toleransie), met vorms insluitend sirkelvormig, vierkantig of reghoekig (vir gespesialiseerde balkvorms). Gatposisies kan verreken word met 0-15 mm vanaf die middel (±0.05 mm toleransie). Pasgemaakte ROC-waardes wissel van 0,5 m tot 10 m (±0,5% toleransie). Leertye vir pasgemaakte spieëls is tipies 2-4 weke vir klein hoeveelhede (1-10 eenhede) en 4-6 weke vir groot hoeveelhede (>10 eenhede). Prototipering (1-2 eenhede) kan in 1 week voltooi word vir dringende projekte.