zamknąć
Wybierz swoją witrynę
Światowy
Media społecznościowe
Lustra komorowe Herriott firmy Thorlabs — powszechny typ zwierciadeł wklęsłych z otworem — mają średnicę zewnętrzną (OD) 1” lub 2” z otworami wyśrodkowanymi lub poza osią (o średnicy od 3 mm do 4 mm) i powłokami ze złota wzmocnionymi średnią podczerwienią (średnia podczerwień). Powłoki te zapewniają średni współczynnik odbicia > 98% w zakresie 2–20 µm, czyli w zakresie długości fal krytycznym dla spektroskopii gazowej (np. wykrywania CO₂, metanu) i laserów średniej podczerwieni o dużej mocy. Wklęsła powierzchnia lustra ma precyzyjny promień krzywizny (ROC), zwykle od 1 m do 5 m w przypadku ogniw Herriotta, co zapewnia wielokrotne odbicie wiązek w obrębie wnęki przy zachowaniu wyrównania.
Zoptymalizowany współczynnik odbicia średniej podczerwieni : Ulepszone złote powłoki (z warstwą adhezyjną chromu o grubości 5 nm i warstwą złota o grubości 100 nm) zapewniają > 95% absolutnego współczynnika odbicia w zakresie 2–20 µm — znacznie wyższy niż standardowe powłoki ze złota (które spada do 90% przy 20 µm). Powłoki są osadzane poprzez odparowanie termiczne w środowisku o wysokiej próżni (<10⁻⁶ Torr), aby zapewnić jednorodność i zminimalizować absorpcję (absorpcja <2% przy 10,6 µm), co jest krytyczne w przypadku systemów wieloprzebiegowych, gdzie każde odbicie przyczynia się do utraty sygnału.
Precyzyjne rozmieszczanie i obróbka otworów : Dostępne z dwiema konfiguracjami otworów: otwory centrowane (ø3 mm dla zwierciadeł 1-calowych, ø4 mm dla zwierciadeł 2-calowych) do prostego wstrzykiwania wiązki i otwory pozaosiowe (przesunięte o 5-10 mm od środka) w celu maksymalizacji długości ścieżki w ogniwach Herriotta. Otwory wierci się metodą obróbki laserowej (w przypadku podłoży szklanych) lub wiercenia ultradźwiękowego (w przypadku podłoży metalowych), uzyskując czyste krawędzie (zadziory <5 µm) i prostopadłość do powierzchni lustra (odchyłka < 0,1°) – zapobiega uginaniu się wiązki w otworze.
Stabilność termiczna w zastosowaniach wymagających dużej mocy : Zbudowany z podłoży z krzemionki topionej promieniami UV, które mają niski współczynnik rozszerzalności cieplnej (0,55 × 10⁻⁶ /°C) i wysoką przewodność cieplną (1,4 W/m·K). Ta stabilność minimalizuje zmiany promienia krzywizny (zmiana ROC <0,1% w zakresie od -40°C do +80°C), zapewniając spójne skupienie wiązki nawet w systemach o dużej mocy (np. lasery CO₂ o mocy 100 W). Do stosowania w ekstremalnych temperaturach dostępne są podłoża szafirowe (rozszerzalność cieplna 5,0 × 10⁻⁶ /°C).
Powłoka ochronna zapewniająca trwałość w środowisku : Złota powłoka jest pokryta warstwą ochronną SiO₂ o grubości 10 nm, która poprawia odporność na wilgoć (95% wilgotności względnej przez 1000 godzin bez matowienia) i ścieranie mechaniczne (twardość w skali Mohsa zwiększona z 2,5 do 5). Powłoka ta zmniejsza również rozpraszanie na powierzchni powłoki (utrata rozpraszania <0,5% przy 10,6 µm), poprawiając stosunek sygnału do szumu w spektroskopii.
Duża przezroczysta apertura i tolerancje ROC : modele o średnicy 1' mają przezroczystą aperturę> ø22 mm (88% średnicy zewnętrznej), co zapewnia, że wiązki wykorzystują większość powierzchni odblaskowej. Promień krzywizny (ROC) jest obrabiany maszynowo z tolerancją ±0,5% (np. 1 m ROC ±5 mm), co jest krytyczne dla ogniw Herriott — małe zmiany ROC mogą zmniejszyć liczbę odbić (a tym samym długość ścieżki) o 10-20%. Płaskość powierzchni wklęsłej wynosi <λ/4 przy 633 nm, minimalizując zniekształcenie czoła fali.
Ogniwa Herriotta i wykrywanie gazu : Umożliwiają długie ścieżki optyczne (do 100 m) w kompaktowych wnękach (objętość <1 l) do spektroskopii gazowej. Podczas monitorowania środowiska ogniwa Herriotta z wklęsłymi zwierciadłami z otworem wykrywają gazy śladowe (np. metan w stężeniach tak niskich jak 1 ppm), mierząc absorpcję światła w średniej podczerwieni. Otwór umożliwia wniknięcie wiązki lasera do komórki, odbicie 50-100 razy od zwierciadeł wklęsłych i wyjście w celu wykrycia.
Wnęki i rezonatory laserowe : Ułatwiają wstrzykiwanie i ekstrakcję wiązki w rezonatorach laserowych o wysokiej precyzji (np. laserach półprzewodnikowych pompowanych diodami, DPSSL). We wnęce DPSSL otwór w zwierciadle umożliwia wiązce pompy przedostawanie się do ośrodka wzmacniającego (np. kryształu Nd:YAG), podczas gdy wklęsła powierzchnia odbija wiązkę lasera (1064 nm), tworząc rezonator. Taka konstrukcja eliminuje potrzebę stosowania oddzielnych rozdzielaczy wiązki, redukując straty wnękowe.
Spektroskopia Ramana : usprawnienie zbierania sygnałów w systemach spektroskopii Ramana, które wykrywają wibracje molekularne poprzez pomiar światła rozproszonego. Zwierciadło wklęsłe z otworem skupia laser wzbudzający (np. 532 nm) na próbce poprzez otwór, następnie zbiera i odbija światło rozproszone Ramana (przesunięte długości fal) do detektora. Taka konfiguracja zwiększa intensywność sygnału o 50-100% w porównaniu do zwierciadeł płaskich.
Testowanie telekomunikacji i optyczne linie opóźniające : Twórz kontrolowane optyczne linie opóźniające do testowania komponentów światłowodowych (np. modulatorów, wzmacniaczy). Dostosowując odległość między dwoma wklęsłymi zwierciadłami z otworami, długość ścieżki wiązki (a tym samym opóźnienie) można regulować w zakresie od 10 cm do 10 m – co jest krytyczne przy testowaniu propagacji sygnału w długodystansowych sieciach telekomunikacyjnych (np. systemach 10 Gb/s).
Obróbka materiałów za pomocą laserów o dużej mocy : Skupianie i przekierowywanie wiązek laserowych o dużej mocy w zastosowaniach związanych z wierceniem, spawaniem i znakowaniem. Na przykład podczas wiercenia laserowego elementów lotniczych (np. łopatek turbin) wklęsła powierzchnia zwierciadła skupia wiązkę (np. lasera światłowodowego o mocy 1 kW) w miejscu o średnicy 50 µm, natomiast otwór umożliwia przepływ chłodziwa, zapobiegając uszkodzeniu termicznemu zwierciadła.
Otwory pozaosiowe umożliwiają znacznie dłuższe ścieżki poprzez wykorzystanie większej powierzchni odbijającej lustro. W komórce Herriotta z otworami środkowymi wiązki odbijają się liniowo (w przód i w tył pomiędzy zwierciadłami), ograniczając liczbę odbić (zwykle 20-30). W przypadku otworów poza osią wiązki poruszają się po eliptycznej ścieżce, odbijając 50–100 razy – podwajając lub potrajając długość ścieżki (np. 50 m w porównaniu z 20 m w przypadku ogniwa o pojemności 1 l). Ta dłuższa droga poprawia czułość wykrywania gazu (niższe granice detekcji 2-3x), ale wymaga bardziej precyzyjnego ustawienia (tolerancja kątowa ± 0,01°).
Tylna strona otworu (naprzeciwko powierzchni odbijającej) posiada skosy pod kątem 60° o średnicy 6,5-8,0 mm. Fazowania służą dwóm kluczowym celom: po pierwsze, zapobiegają rozpraszaniu wiązki na ostrych krawędziach otworów (co wprowadziłoby szum w spektroskopii), a po drugie, kierują wiązkę do/z zwierciadła bez dodatkowej optyki (np. kolimatorów). Powierzchnia fazowana jest polerowana do stopnia zarysowania 60-40, co zmniejsza straty spowodowane rozpraszaniem do <0,1%. Bez fazowania ostre krawędzie mogą powodować utratę wiązki do 5% i zniekształcenie jej profilu.
Przy odpowiednim chłodzeniu zwierciadła te radzą sobie z gęstością mocy CW do 50 W/cm² w zakresie 2-20 µm (np. laser CO₂ o mocy 500 W i wiązce o średnicy 3,5 mm). Chłodzenie ma kluczowe znaczenie, ponieważ złote powłoki pochłaniają ~2% padającego światła, które generuje ciepło. W przypadku układów o małej mocy (<10 W) wystarczające jest chłodzenie pasywne (aluminiowy radiator ze pastą termoprzewodzącą). W przypadku systemów o dużej mocy aktywne chłodzenie (radiator chłodzony wodą o natężeniu przepływu 1 l/min) utrzymuje temperaturę lustra <50°C, zapobiegając degradacji powłoki (matowienie złota przy >150°C) i zmianom ROC.
Tak, producenci oferują szerokie możliwości dostosowania w celu spełnienia określonych wymagań systemowych. Niestandardowe rozmiary otworów wahają się od 0,5 mm do 10 mm (tolerancja ± 0,1 mm), a kształty obejmują okrągłe, kwadratowe lub prostokątne (w przypadku specjalistycznych kształtów belek). Pozycje otworów można przesunąć o 0-15 mm od środka (tolerancja ± 0,05 mm). Niestandardowe wartości ROC mieszczą się w zakresie od 0,5 m do 10 m (tolerancja ± 0,5%). Czas realizacji zamówień na niestandardowe lustra wynosi zazwyczaj 2-4 tygodnie w przypadku małych ilości (1-10 sztuk) i 4-6 tygodni w przypadku dużych ilości (>10 sztuk). W przypadku pilnych projektów prototypowanie (1-2 jednostki) można wykonać w ciągu 1 tygodnia.
