cerca
Elija su sitio
Global
Redes Sociales
Los espejos cóncavos con orificio (también llamados espejos cóncavos perforados) son componentes ópticos especializados que combinan dos funciones críticas: las propiedades de enfoque/reflexión de los espejos cóncavos y un orificio pasante integrado (apertura) para la inyección o extracción del haz. Esta doble funcionalidad los hace ideales para sistemas ópticos de múltiples pasos como celdas Herriott (utilizadas para detección de gases) y cavidades láser plegadas, donde los rayos deben entrar/salir del sistema sin bloquear la superficie reflectante.
Los espejos de celda Herriott de Thorlabs, un tipo común de espejo cóncavo con orificio, presentan diámetros exteriores (OD) de 1' o 2' con orificios centrados o fuera del eje (diámetros de 3 mm a 4 mm) y revestimientos de oro mejorados en el infrarrojo medio (IR medio). Estos recubrimientos proporcionan >98% de reflectancia promedio de 2 a 20 µm, un rango de longitud de onda crítico para la espectroscopia de gases (por ejemplo, para detectar CO₂, metano) y láseres de infrarrojos medios de alta potencia. La superficie cóncava del espejo tiene un radio de curvatura (ROC) preciso, normalmente de 1 ma 5 m para las células de Herriott, lo que garantiza que los haces se reflejen varias veces dentro de la cavidad mientras se mantiene la alineación.
Reflectividad de infrarrojo medio optimizada : los recubrimientos de oro mejorados (con una capa de adhesión de cromo de 5 nm y una capa de oro de 100 nm) ofrecen >95 % de reflectancia absoluta en 2-20 µm, significativamente mayor que los recubrimientos de oro estándar (que caen al 90 % a 20 µm). Los recubrimientos se depositan mediante evaporación térmica en un entorno de alto vacío (<10⁻⁶ Torr) para garantizar la uniformidad y minimizar la absorción (absorción <2 % a 10,6 µm), fundamental para sistemas de múltiples pasos donde cada reflexión contribuye a la pérdida de señal.
Mecanizado y colocación de orificios de precisión : Disponible con dos configuraciones de orificios: orificios centrados (ø3 mm para espejos de 1', ø4 mm para espejos de 2') para inyección de haz simple y orificios fuera del eje (desplazados entre 5 y 10 mm desde el centro) para maximizar la longitud del recorrido en celdas Herriott. Los orificios se perforan mediante mecanizado láser (para sustratos de vidrio) o perforación ultrasónica (para sustratos metálicos), lo que da como resultado bordes limpios (rebabas <5 µm) y perpendicularidad a la superficie del espejo (desviación <0,1°): evita la desviación del haz en el orificio.
Estabilidad térmica para aplicaciones de alta potencia : Construido con sustratos de sílice fundida UV, que tienen un bajo coeficiente de expansión térmica (0,55 × 10⁻⁶ /°C) y una alta conductividad térmica (1,4 W/m·K). Esta estabilidad minimiza los cambios en el radio de curvatura (variación de ROC <0,1 % entre -40 °C y +80 °C), lo que garantiza un enfoque constante del haz incluso en sistemas de alta potencia (por ejemplo, láseres de CO₂ de 100 W). Para temperaturas extremas, se encuentran disponibles sustratos de zafiro (expansión térmica 5,0 × 10⁻⁶ /°C).
Capa protectora para mayor durabilidad ambiental : la capa de oro está recubierta con una capa protectora de SiO₂ de 10 nm, que mejora la resistencia a la humedad (95% de humedad relativa durante 1000 horas sin deslustrarse) y a la abrasión mecánica (la dureza Mohs aumentó de 2,5 a 5). Este recubrimiento también reduce la dispersión en la superficie del recubrimiento (pérdida por dispersión <0,5% a 10,6 µm), mejorando la relación señal-ruido en espectroscopia.
Gran apertura clara y tolerancias de ROC : los modelos de 1' de diámetro tienen una apertura clara de >ø22 mm (88 % de OD), lo que garantiza que los haces utilicen la mayor parte de la superficie reflectante. El radio de curvatura (ROC) está mecanizado con una tolerancia de ±0,5 % (p. ej., 1 m ROC ±5 mm), lo cual es fundamental para las células de Herriott; pequeñas variaciones de ROC pueden reducir el número de reflexiones (y, por lo tanto, la longitud de la trayectoria) en un 10-20 %. la planitud de la superficie cóncava es <λ/4 a 633 nm, lo que minimiza la distorsión del frente de onda.
Células Herriott y detección de gases : permiten longitudes de trayectoria óptica largas (hasta 100 m) en cavidades compactas (volumen <1 L) para espectroscopia de gases. En el monitoreo ambiental, las células Herriott con espejos cóncavos con orificios detectan trazas de gases (p. ej., metano en concentraciones tan bajas como 1 ppm) midiendo la absorción de luz IR media. El orificio permite que el rayo láser ingrese a la celda, se refleje entre 50 y 100 veces en los espejos cóncavos y salga para su detección.
Cavidades y resonadores láser : facilitan la inyección y extracción del haz en resonadores láser de alta finura (p. ej., láseres de estado sólido bombeados por diodos, DPSSL). En una cavidad DPSSL, el orificio del espejo permite que el haz de la bomba entre en el medio de ganancia (por ejemplo, cristal Nd:YAG) mientras que la superficie cóncava refleja el haz láser (1064 nm) para formar el resonador. Este diseño elimina la necesidad de divisores de haz separados, lo que reduce las pérdidas en la cavidad.
Espectroscopia Raman : mejora la recopilación de señales en sistemas de espectroscopia Raman, que detectan vibraciones moleculares midiendo la luz dispersa. El espejo cóncavo con orificio enfoca el láser de excitación (por ejemplo, 532 nm) sobre la muestra a través del orificio, luego recoge y refleja la luz dispersada por Raman (longitudes de onda desplazadas) hacia un detector. Esta configuración aumenta la intensidad de la señal entre un 50 y un 100% en comparación con los espejos planos.
Pruebas de telecomunicaciones y líneas de retardo óptico : cree líneas de retardo óptico controladas para probar componentes de fibra óptica (por ejemplo, moduladores, amplificadores). Al ajustar la distancia entre dos espejos cóncavos con orificio, la longitud de la trayectoria del haz (y por lo tanto el retardo) se puede ajustar de 10 cm a 10 m, lo cual es fundamental para probar la propagación de la señal en redes de telecomunicaciones de larga distancia (por ejemplo, sistemas de 10 Gbps).
Procesamiento de materiales con láseres de alta potencia : enfoque y redirija rayos láser de alta potencia en aplicaciones de perforación, soldadura y marcado. Por ejemplo, en la perforación con láser de componentes aeroespaciales (p. ej., álabes de turbina), la superficie cóncava del espejo enfoca el haz (p. ej., láser de fibra de 1 kW) en un punto de 50 µm, mientras que el orificio permite que los refrigerantes fluyan a través de él, evitando daños térmicos al espejo.
Los orificios fuera del eje permiten recorridos significativamente más largos al utilizar una mayor superficie reflectante del espejo. En una celda Herriott con orificios centrales, los haces se reflejan en un patrón lineal (de ida y vuelta entre espejos), lo que limita el número de reflexiones (normalmente 20-30). Con orificios fuera del eje, los haces siguen una trayectoria elíptica, reflejándose entre 50 y 100 veces, duplicando o triplicando la longitud de la trayectoria (por ejemplo, 50 m frente a 20 m para una celda de 1 L). Esta longitud de trayectoria más larga mejora la sensibilidad de detección de gas (límites de detección más bajos entre 2 y 3 veces), pero requiere una alineación más precisa (tolerancia angular de ±0,01°).
La parte posterior del orificio (opuesta a la superficie reflectante) presenta chaflanes de 60° con un diámetro de 6,5 a 8,0 mm. Los chaflanes tienen dos propósitos clave: primero, evitan la dispersión del haz desde los bordes afilados de los orificios (lo que introduciría ruido en la espectroscopia) y, segundo, guían el haz dentro/fuera del espejo sin ópticas adicionales (por ejemplo, colimadores). La superficie del chaflán está pulida con una calidad de raspado-excavación de 60-40, lo que reduce la pérdida por dispersión a <0,1%. Sin chaflanes, los bordes afilados pueden causar hasta un 5% de pérdida de viga y distorsionar el perfil de la viga.
Con una refrigeración adecuada, estos espejos soportan densidades de potencia CW de hasta 50 W/cm² en el rango de 2-20 µm (por ejemplo, láser de CO₂ de 500 W con un haz de 3,5 mm de diámetro). El enfriamiento es fundamental porque los recubrimientos de oro absorben aproximadamente el 2% de la luz incidente, lo que genera calor. Para sistemas de baja potencia (<10 W), la refrigeración pasiva (disipador de calor de aluminio con grasa térmica) es suficiente. Para sistemas de alta potencia, el enfriamiento activo (disipador de calor enfriado por agua con un caudal de 1 L/min) mantiene la temperatura del espejo <50 °C, lo que evita la degradación del recubrimiento (el oro se deslustra a >150 °C) y los cambios de ROC.
Sí, los fabricantes ofrecen una amplia personalización para cumplir con los requisitos específicos del sistema. Los tamaños de orificios personalizados varían de 0,5 mm a 10 mm (tolerancia de ±0,1 mm), con formas que incluyen circular, cuadrada o rectangular (para formas de vigas especializadas). Las posiciones de los orificios se pueden desplazar entre 0 y 15 mm desde el centro (tolerancia de ±0,05 mm). Los valores de ROC personalizados oscilan entre 0,5 ma 10 m (±0,5% de tolerancia). Los plazos de entrega para los espejos personalizados suelen ser de 2 a 4 semanas para pequeñas cantidades (1 a 10 unidades) y de 4 a 6 semanas para grandes cantidades (>10 unidades). La creación de prototipos (1-2 unidades) se puede completar en 1 semana para proyectos urgentes.
