Axicons

Tuotteen yleiskatsaus

Toisin kuin linssit, jotka tarkentavat valon yhteen pisteeseen, aksikonit taivuttavat valonsäteet vakiokulmassa suhteessa optiseen akseliin (noudattaen Snellin lakia) luoden kartiomaisen säteen, joka säilyttää intensiteettijakauman pitkiä etäisyyksiä pitkin (ei-taittuva käyttäytyminen). Sinkkiselenidi (ZnSe) -aksikonit ovat loistavat keski-infrapunasovelluksissa (7-12 µm), joka on kriittinen aallonpituusalue CO₂-lasereille ja lämpökuvaukselle. Nämä aksikonit tarjoavat tarkan kulman ohjauksen (0,1° - 2,0° fyysiset huippukulmat) ja poikkeuksellisen läpäisyn (>97 % keskimäärin) 7-12 µm:n aallonpituusalueella ZnSe:n korkean keski-IR-läpäisykyvyn (>90 % 10,6 µm:n kohdalla) ja laajakaistaisen heijastuksenestopinnoitteen ansiosta.

Tuotteen ominaisuudet

Tarkkuushuippukulman säätö : Saatavana fysikaalisilla huippukulmilla 0,1° - 2,0° (kulma kartiomaisen pinnan kärjessä) ±0,01° toleranssilla – tämä tarkkuustaso määrittää suoraan säteen hajoamiskulman (β), joka lasketaan Snellin lain avulla: β = arcsin, n/2, jossa α(n/2) on substraatin taitekerroin (2,4 ZnSe:lle 10,6 um:ssa). Esimerkiksi 1,0°:n huippukulma tuottaa ~0,7°-hajoamiskulman ja muodostaa renkaan, jonka halkaisija on 14 mm 1 metrin työetäisyydellä.

Laajakaistaiset AR-pinnoitteet molemmilla pinnoilla : Sekä taso- että kartiomaisilla pinnoilla on heijastuksenestopinnoitteet, jotka on optimoitu 7-12 µm:lle, mikä tarjoaa <1 % keskimääräisen heijastuskyvyn pintaa kohden. Tämä minimoi heijastushäviöt (mikä vähentäisi renkaan intensiteettiä) ja estää takaisinheijastukset, jotka voivat vahingoittaa laserlähdettä (esim. CO₂-laserit). Pinnoitteet kerrostetaan elektronisuihkuhaihdutuksella ja niiden tasaisuus testataan Fourier-muunnos infrapunaspektroskopialla (FTIR).

Korkealaatuiset ZnSe-substraatit : Valmistettu erittäin puhtaasta ZnSe:stä (puhtaus 99,99 %), jotta varmistetaan minimaalinen absorptio keski-IR:ssä (absorptiokerroin <0,005 cm⁻⊃1; 10,6 µm:ssä) – kriittinen suuritehoisissa lasersovelluksissa, koska mahdolliset vauriot kuumenevat ja voivat aiheuttaa absorption. ZnSe lähettää myös näkyvää valoa (400-700 nm), mikä mahdollistaa kohdistuksen HeNe-lasereilla (633 nm) ilman ylimääräisiä kohdistustyökaluja.

Tiukat valmistustoleranssit : Valmistettu erittäin tarkalla mitta- ja pintaspesifikaatiolla, mukaan lukien pinnan tasaisuus <λ/2 633 nm:ssä (tasopinnalle), pinnan karheus <20 Å RMS (neliön keskiarvo, mitattuna atomivoimamikroskopialla) ja halkaisijatoleranssi +0,0/-0,05 mm. Nämä toleranssit varmistavat, että kartiomainen pinta on symmetrinen, mikä estää renkaan vääristymisen (esim. epäsymmetrisen koneistuksen aiheuttamat elliptiset renkaat).

Suuri kirkas aukko ja vankka rakenne : Halkaisijaltaan 1':n malleissa on kirkas aukko >ø22,86 mm (90 % kokonaishalkaisijasta), mikä varmistaa, että suuretkin kollimoidut palkit (halkaisija jopa 20 mm) hyödynnetään täysimääräisesti. Aksikoneissa on myös 2 mm paksu tasopohja, joka tarjoaa suhteellisen mekaanisen vakauden asennuksen aikana ja vähentää murtumisriskiä. .

Sovellukset

Laserporaus ja -leikkaus : Luo tarkkoja renkaan muotoisia palkkiprofiileja materiaalien rei'itykseen (esim. reikien poraamiseen ilmailu-avaruuskomponentteihin) ja leikkaamiseen (esim. keraamisten alustojen viipalointiin). Rengasmainen palkki toimittaa energiaa kohteen reunaan vähentäen lämpövaikutusvyöhykkeitä (HAZ) – esimerkiksi porattaessa 1 mm:n reikiä titaaniin, aksikonipohjainen järjestelmä tuottaa HAZ:n, joka on <50 µm, verrattuna 100 µm:iin Gaussin säteen kanssa.

Bessel-säteen luominen : Tuota taipumattomia Bessel-säteitä pitkän matkan etenemiseen vapaassa tilassa (esim. satelliitin ja maan väliset laserlinkit) ja hiukkasten vangitsemiseen (esim. optiset pinsetit). Bessel-säteet säilyttävät voimakkuutensa kilometrien yli (verrattuna Gaussin säteet, jotka poikkeavat toisistaan ​​huomattavasti), joten ne ovat ihanteellisia syvän avaruuden viestintään, jossa signaalin menetys on suuri haaste.

CO₂-laserjärjestelmät : Ihanteellinen integroitavaksi keski-IR-laserkäsittelylaitteisiin (esim. CO₂-laserit muovin hitsaukseen ja kaiverrukseen). Muovihitsauksessa rengasmainen palkki muodostaa vahvan, tasaisen hitsisauman (verrattuna Gaussin palkin epätasaiseen saumaan), mikä parantaa lääketieteellisten laitteiden komponenttien (esim. muoviruiskujen) lujuutta.

3D Sensing and Structured Light Imaging : Luo rengasmaisia ​​tai Besselin muotoisia rakenteellisia valokuvioita syvyyskartoitusta (esim. kasvojentunnistusjärjestelmät) ja pinnan profilometriaa (esim. puolijohdekiekon topografiaa) varten. Kasvojentunnistuksessa diffraktioimaton Bessel-kuvio varmistaa, että piirteet havaitaan jopa eri etäisyyksiltä (0,5-2 m), mikä parantaa tarkkuutta.

Lääketieteelliset laitteet : Ota käyttöön erikoistunut laserhoito dermatologiassa (esim. laserpinnoitus) ja oftalmologiassa (esim. glaukooman hoito). Dermatologiassa rengasmainen säde kohdistuu ihon ulompaan kerrokseen (epidermiin) vahingoittamatta alla olevaa dermista, mikä lyhentää palautumisaikaa. Glaukooman hoidossa se luo tarkat poistokanavat silmään minimaalisilla kudosvaurioilla.

FAQ

Miten lähtörenkaan halkaisija lasketaan ja mitkä tekijät vaikuttavat siihen?

Lähtörenkaan halkaisija (D) riippuu kolmesta tekijästä: aksikonin huippukulmasta (α), työetäisyydestä (L, etäisyys aksikonin tasopinnasta kohteeseen) ja alustan taitekertoimesta (n). Kaava on: D = 2L × tan(β), jossa β on säteen hajaantumiskulma (β = arcsin(n × sin(α/2)) - α/2). Esimerkiksi käyttämällä ZnSe-aksikonia (n = 2,4) α = 1,0° ja L = 100 mm: β = arcsin (2,4 × sin (0,5°)) - 0,5° ≈ 0,7°, joten D = 2 × 100 × tan (0,7°) ≈ 2,44 mm. Halkaisijaa muuttavia tekijöitä ovat lämpötila (muutoksia n hieman) ja tulosäteen kollimaatio (kollimoimattomat säteet lisäävät halkaisijan vaihtelua) .

Mikä on suurin tehonkäsittelykyky ja kuinka välttää vaurioita?

ZnSe-aksikonit käsittelevät jatkuvan aallon (CW) tehotiheyksiä aina 10 W/cm⊃2 asti; alueella 7-12 µm (esim. 100 W CO₂-laser, jonka säde halkaisija on 10 mm). Vaurioiden välttämiseksi varmista asianmukainen jäähdytys – käytä jäähdytyselementtiä (esim. alumiinia lämpörasvalla, lämpövastus <0,5°C/W), joka on kiinnitetty axiconin tasopohjaan, koska ZnSe:llä on alhainen lämmönjohtavuus (18 W/m·K). Vältä myös käyttöä laserin aallonpituusreunojen lähellä (esim. <7 µm tai >12 µm keski-IR-aksikoneille), koska absorptio kasvaa optimaalisen alueen ulkopuolelle, mikä johtaa ylikuumenemiseen.

Voidaanko aksikoneja käyttää näkyvien tai UV-laserien kanssa, vai rajoittuvatko ne keski-IR:hen?

Vaikka ZnSe-aksikonit on optimoitu keski-IR:lle, aksikonit ovat saatavilla näkyville ja UV-aallonpituuksille sopivia substraatteja käyttäen. Näkyvissä lasereissa (400-700 nm) käytä N-BK7- tai sulatettuja piidioksidiaksikoneja (AR-pinnoitteilla 400-700 nm); ne tarjoavat yli 95 % läpäisyä ja tuottavat Bessel-säteitä, joilla on samanlaiset taipumattomat ominaisuudet. Käytä UV-lasereissa (190-380 nm) UV-laatuisia sulatettuja piidioksidiaksikoneja (jotka kestävät UV-indusoitua hajoamista) UV-AR-pinnoitteilla. Esimerkiksi UV-aksikoni (α = 0,5°) aallonpituudella 355 nm tuottaa renkaan halkaisijan 1,2 mm L = 100 mm - ihanteellinen UV-lasermikrotyöstöön.