schließen
Wählen Sie Ihre Website
Global
Soziale Medien
Im Gegensatz zu Linsen, die Licht auf einen einzelnen Punkt fokussieren, lenken Axicons Lichtstrahlen in einem konstanten Winkel relativ zur optischen Achse ab (gemäß dem Snelliusschen Gesetz) und erzeugen so einen konischen Strahl, der seine Intensitätsverteilung über große Entfernungen beibehält (nicht beugendes Verhalten). Axicons aus Zinkselenid (ZnSe) eignen sich hervorragend für Anwendungen im mittleren Infrarot (mittleres IR) (7–12 µm), einem Wellenlängenbereich, der für CO₂-Laser und Wärmebildtechnik entscheidend ist. Diese Axicons bieten eine präzise Winkelsteuerung (0,1° bis 2,0° physikalische Spitzenwinkel) und eine außergewöhnliche Transmission (>97 % Durchschnitt) über den Wellenlängenbereich von 7–12 µm , dank der hohen Durchlässigkeit von ZnSe im mittleren IR-Bereich (>90 % bei 10,6 µm) und breitbandigen Antireflexionsbeschichtungen.
Präzise Scheitelwinkelsteuerung : Erhältlich mit physikalischen Scheitelwinkeln von 0,1° bis 2,0° (dem Winkel an der Spitze der konischen Oberfläche) mit einer Toleranz von ±0,01° – dieser Präzisionsgrad bestimmt direkt den Divergenzwinkel (β) des Strahls, der nach dem Snelliusschen Gesetz berechnet wird: β = arcsin(n × sin(α/2)) – α/2, wobei n der Brechungsindex des Substrats ist (2,4 für ZnSe bei 10,6 µm). Beispielsweise erzeugt ein Spitzenwinkel von 1,0° einen Divergenzwinkel von ~0,7°, wodurch ein Ring mit einem Durchmesser von 14 mm bei 1 m Arbeitsabstand entsteht.
Breitband-AR-Beschichtungen auf beiden Oberflächen : Sowohl die planare als auch die konische Oberfläche verfügen über Antireflexionsbeschichtungen, die für 7–12 µm optimiert sind und einen durchschnittlichen Reflexionsgrad von <1 % pro Oberfläche bieten. Dies minimiert Reflexionsverluste (die die Ringintensität verringern würden) und verhindert Rückreflexionen, die die Laserquelle beschädigen können (z. B. CO₂-Laser). Die Beschichtungen werden durch Elektronenstrahlverdampfung abgeschieden und mittels Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR) auf Gleichmäßigkeit getestet.
Hochwertige ZnSe-Substrate : Hergestellt aus hochreinem ZnSe (99,99 % Reinheit), um eine minimale Absorption im mittleren IR (Absorptionskoeffizient <0,005 cm⁻⊃1; bei 10,6 µm) zu gewährleisten – entscheidend für Hochleistungslaseranwendungen, da Absorption zu Erwärmung und möglichen Schäden führt. ZnSe lässt auch sichtbares Licht (400–700 nm) durch und ermöglicht so die Ausrichtung mit HeNe-Lasern (633 nm) ohne zusätzliche Ausrichtungswerkzeuge.
Enge Fertigungstoleranzen : Hergestellt mit ultrapräzisen Maß- und Oberflächenspezifikationen, einschließlich Oberflächenebenheit <λ/2 bei 633 nm (für die Planoberfläche), Oberflächenrauheit <20 Å RMS (quadratischer Mittelwert, gemessen mittels Rasterkraftmikroskopie) und Durchmessertoleranz +0,0/-0,05 mm. Diese Toleranzen stellen sicher, dass die konische Oberfläche symmetrisch ist und verhindern Ringverzerrungen (z. B. elliptische Ringe durch asymmetrische Bearbeitung).
Große freie Apertur und robustes Design : Modelle mit 1 Zoll Durchmesser verfügen über eine freie Apertur > ø22,86 mm (90 % des Gesamtdurchmessers), wodurch sichergestellt wird, dass auch große kollimierte Strahlen (bis zu 20 mm Durchmesser) vollständig genutzt werden. Die Axicons sind außerdem mit einer 2 mm dicken Planbasis ausgestattet, die für mechanische Stabilität bei der Montage sorgt und das Bruchrisiko verringert (ZnSe ist mit einer Mohs-Härte von 4 relativ spröde).
Laserbohren und -schneiden : Erstellen Sie präzise ringförmige Strahlprofile zum Perforieren von Materialien (z. B. Bohren von Löchern in Luft- und Raumfahrtkomponenten) und zum Schneiden (z. B. Schneiden von Keramiksubstraten). Der ringförmige Strahl liefert Energie an den Rand des Ziels und reduziert so Wärmeeinflusszonen (HAZ). Beim Bohren von 1-mm-Löchern in Titan erzeugt ein Axicon-basiertes System beispielsweise eine HAZ von <50 µm, verglichen mit 100 µm bei einem Gaußschen Strahl.
Bessel-Strahlerzeugung : Erzeugen Sie nichtbeugende Bessel-Strahlen für die Ausbreitung über große Entfernungen in der Freiraumkommunikation (z. B. Laserverbindungen zwischen Satellit und Boden) und beim Einfangen von Partikeln (z. B. optische Pinzetten). Bessel-Strahlen behalten ihre Intensität über Kilometer hinweg bei (im Gegensatz zu Gauß-Strahlen, die erheblich divergieren), was sie ideal für die Kommunikation im Weltraum macht, wo Signalverlust eine große Herausforderung darstellt.
CO₂-Lasersysteme : Ideal für die Integration in Laserbearbeitungsgeräte im mittleren Infrarotbereich (z. B. CO₂-Laser zum Kunststoffschweißen und -gravieren). Beim Kunststoffschweißen erzeugt der ringförmige Strahl eine starke, gleichmäßige Schweißnaht (im Gegensatz zur unebenen Naht eines Gaußschen Strahls) und verbessert so die Festigkeit von Komponenten medizinischer Geräte (z. B. Kunststoffspritzen).
3D-Sensorik und strukturierte Lichtbildgebung : Erzeugen Sie ringförmige oder Bessel-förmige strukturierte Lichtmuster für die Tiefenkartierung (z. B. Gesichtserkennungssysteme) und die Oberflächenprofilometrie (z. B. Messung der Topographie von Halbleiterwafern). Bei der Gesichtserkennung sorgt das nichtbeugende Bessel-Muster dafür, dass Merkmale auch in unterschiedlichen Entfernungen (0,5–2 m) erkannt werden, was die Genauigkeit erhöht.
Medizinische Geräte : Ermöglichen eine spezielle Laserbehandlung in der Dermatologie (z. B. Laserbehandlung) und Augenheilkunde (z. B. Glaukombehandlung). In der Dermatologie zielt der ringförmige Strahl auf die äußere Hautschicht (Epidermis), ohne die darunter liegende Dermis zu beschädigen, wodurch die Erholungszeit verkürzt wird. Bei der Glaukombehandlung werden präzise Drainagekanäle im Auge mit minimaler Gewebeschädigung geschaffen.
Der Ausgangsringdurchmesser (D) hängt von drei Faktoren ab: dem Spitzenwinkel (α) des Axicons, dem Arbeitsabstand (L, Abstand von der Planoberfläche des Axicons zum Ziel) und dem Brechungsindex (n) des Substrats. Die Formel lautet: D = 2L × tan(β), wobei β der Strahldivergenzwinkel ist (β = arcsin(n × sin(α/2)) – α/2). Wenn man beispielsweise ein ZnSe-Axicon (n=2,4) mit α=1,0° und L=100 mm verwendet: β = arcsin(2,4 × sin(0,5°)) – 0,5° ≈ 0,7°, also D = 2×100×tan(0,7°) ≈ 2,44 mm. Zu den Faktoren, die den Durchmesser verändern, gehören die Temperatur (ändert sich geringfügig) und die Kollimation des Eingangsstrahls (nicht kollimierte Strahlen erhöhen die Durchmesserschwankung).
ZnSe-Axicons bewältigen Dauerstrich-Leistungsdichten (CW) von bis zu 10 W/cm² im Bereich von 7–12 µm (z. B. 100 W CO₂-Laser mit einem Strahl von 10 mm Durchmesser). Um Schäden zu vermeiden, stellen Sie eine ordnungsgemäße Kühlung sicher – verwenden Sie einen Kühlkörper (z. B. Aluminium mit Wärmeleitpaste, Wärmewiderstand <0,5 °C/W), der an der Planobasis des Axicon angebracht ist, da ZnSe eine geringe Wärmeleitfähigkeit (18 W/m·K) aufweist. Vermeiden Sie außerdem den Betrieb in der Nähe der Wellenlängenkanten des Lasers (z. B. <7 µm oder >12 µm für Axicons im mittleren Infrarotbereich), da die Absorption außerhalb des optimalen Bereichs zunimmt und zu Überhitzung führt.
Während ZnSe-Axicons für das mittlere IR optimiert sind, sind Axicons für sichtbare und UV-Wellenlängen unter Verwendung geeigneter Substrate erhältlich. Für sichtbare Laser (400–700 nm) verwenden Sie N-BK7 oder Quarzglas-Axicons (mit AR-Beschichtung für 400–700 nm). Diese liefern eine Transmission von >95 % und erzeugen Bessel-Strahlen mit ähnlichen nichtbeugenden Eigenschaften. Verwenden Sie für UV-Laser (190–380 nm) Quarzglas-Axicons in UV-Qualität (die einer UV-induzierten Zersetzung widerstehen) mit UV-AR-Beschichtungen. Beispielsweise erzeugt ein UV-Axicon (α=0,5°) bei 355 nm einen Ringdurchmesser von 1,2 mm bei L=100 mm – ideal für die UV-Laser-Mikrobearbeitung.
