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Ao contrário das aberturas simples (que controlam apenas o tamanho do feixe), estas placas servem como elementos estruturais em sistemas ópticos, proporcionando uma plataforma rígida para a manipulação do feixe, mantendo o alinhamento. Eles estão disponíveis em uma ampla variedade de materiais para atender às necessidades de aplicação: sílica fundida (para transparência UV-NIR, 190-2500 nm), N-BK7 (NIR visível econômico, 400-2000 nm) e metais especializados como titânio (para aplicações reflexivas ou de alta temperatura). As configurações típicas incluem furos de 3 a 5 mm de diâmetro com tolerâncias de ±0,1 mm – tamanhos escolhidos para acomodar diâmetros comuns de feixe de laser (1 a 4 mm), minimizando ao mesmo tempo o corte do feixe. A posição do furo pode ser totalmente personalizada: centralizada (para caminhos de feixe coaxial), fora do eixo (para deslocamento do feixe) ou em matrizes (para sistemas multifeixe), tornando-os adequados para diversas configurações, desde interferômetros de laboratório até máquinas laser industriais.
Usinagem de furos de precisão para distorção mínima do feixe : Os diâmetros de furo padrão de 3 mm e 5 mm são perfurados usando ablação a laser (para substratos de vidro) ou fresagem CNC (para substratos de metal), resultando em bordas ultra-limpas (altura da rebarba <3 µm) e alta circularidade (<0,01 mm de desvio do círculo perfeito). Essa precisão garante que o furo atue como uma abertura limpa, evitando a dispersão do feixe (perda de dispersão <0,5%) que degradaria a qualidade da imagem ou a precisão da medição. Tamanhos de furos personalizados (0,1 mm a 20 mm) estão disponíveis, com perfuração a laser permitindo furos menores (<1 mm) e fresamento CNC para placas maiores e mais espessas (>10 mm de espessura).
Diversas opções de materiais adaptadas ao comprimento de onda e ao ambiente :
Sílica fundida : Ideal para aplicações UV (190-380 nm) e de alta potência, com alta transmitância (>90% a 300 nm) e resistência a danos por laser (LIDT >10 J/cm² a 355 nm, pulsos de 10 ns). Sua baixa expansão térmica (0,55 × 10⁻⁶ /°C) o torna adequado para sistemas com temperatura estável.
N-BK7 : Econômico para NIR visível (400-2000 nm), com transmitância (> 92% a 550 nm) e boa resistência mecânica (módulo de Young 82 GPa). Ideal para configurações de uso geral, como combinadores de feixe.
Titânio : Utilizado para aplicações reflexivas ou de alta temperatura, com alta refletância (>85% a 1064 nm) e resistência térmica (temperatura de operação de até 300°C). A sua resistência à corrosão (resistente à água salgada e aos ácidos) torna-o adequado para ambientes marinhos ou industriais.
Qualidade de superfície de grau óptico para baixa dispersão : As placas de vidro apresentam um acabamento superficial de escavação de riscos 60-40 (de acordo com os padrões MIL-PRF-13830B), o que significa que não há riscos mais profundos que 60 µm ou escavações (depressões) maiores que 40 µm. Isso minimiza a dispersão da luz (perda de dispersão <1% em 550 nm), fundamental para sistemas de imagem onde a luz dispersa reduz o contraste. Placas de metal (por exemplo, titânio) têm acabamento fosco (Ra <1 µm) para reduzir o brilho em aplicações reflexivas.
Tolerâncias dimensionais rigorosas para alinhamento : A tolerância de espessura é de ±0,1 mm (por exemplo, placa com 5 mm de espessura ±0,1 mm), garantindo comprimento consistente do caminho do feixe através de múltiplas placas em um sistema. O paralelismo entre as duas superfícies planas é ≤5 minutos de arco (0,083°), evitando a inclinação do feixe (inclinação <0,1°) que desalinharia os componentes a jusante. Para sistemas de alta precisão (por exemplo, interferômetros), o paralelismo pode ser reduzido para ≤1 minuto de arco (0,017°) .
Configurações personalizadas para necessidades especializadas : Além dos designs padrão de furo único, as placas podem ser fabricadas com múltiplos furos (matrizes de 2 a 100 furos) para sistemas multifeixe (por exemplo, impressão a laser). Os tratamentos de borda incluem chanframento (ângulos de 45°, largura de 0,5 mm) para evitar lascas durante a montagem e anodização preta (para placas de metal) para reduzir a luz difusa. Os revestimentos também estão disponíveis: revestimentos AR (para placas de vidro, <0,5% de refletância por superfície) para aumentar a transmissão, ou revestimentos de alta reflexão (HR) (para placas de metal, >95% de refletância) para direção do feixe.
Combinação e divisão de feixe : permite a transmissão coaxial de múltiplos feixes de laser em espectroscopia e sistemas de processamento de laser. Por exemplo, em uma configuração de espectroscopia Raman, uma placa de sílica fundida com um orifício de 3 mm combina o laser de excitação (532 nm, passando pelo orifício) e a luz espalhada Raman coletada (refletida na superfície revestida com AR da placa), direcionando ambos para um detector. Este design coaxial reduz o tamanho do sistema em 50% em comparação com combinadores fora do eixo.
Integração de placas de onda em sistemas de polarização : Permite caminhos de feixe de retorno em configurações sensíveis à polarização (por exemplo, elipsômetros, polarímetros) onde placas de onda são usadas para manipular a polarização. Uma placa com um orifício centralizado é montada atrás de uma placa de onda: o feixe incidente passa através do orifício e da placa de onda, reflete em uma amostra e retorna através da placa de onda - a superfície plana da placa então reflete o feixe para um detector, evitando a necessidade de um espelho separado.
Filtragem Óptica e Controle de Abertura : Combine o controle de abertura com seleção de comprimento de onda ao usar substratos de vidro colorido (por exemplo, Schott BG39 para bloqueio de IR). Por exemplo, uma placa de vidro BG39 com um orifício de 4 mm atua tanto como um filtro IR (bloqueia >99% da luz >1100 nm) quanto como uma abertura (limita o diâmetro do feixe a 4 mm), usado em sistemas de imagem visível para reduzir o ruído térmico da luz IR.
Alinhamento do sistema e marcadores de referência : Servem como alvos de referência em montagens ópticas complexas (por exemplo, sistemas de telescópios, rastreadores a laser) para calibrar posições de componentes. Uma placa com um furo fora do eixo (deslocamento de 5 mm) é montada como uma referência fixa – os lasers são alinhados para passar pelo furo, garantindo que todos os componentes sejam posicionados dentro de ±0,01 mm de sua localização projetada. Isto reduz o tempo de alinhamento em 30-40% em comparação com o uso de vários espelhos de referência.
Dispositivos Médicos e Cirurgia Minimamente Invasiva : Facilitam a aplicação de laser e imagens em sistemas endoscópicos (por exemplo, cirurgia laparoscópica). Uma placa de titânio com um orifício de 2 mm está integrada na ponta do endoscópio: o orifício fornece o laser cirúrgico (1064 nm) ao tecido, enquanto a superfície reflexiva da placa canaliza a luz da imagem (400-700 nm) de volta para a câmera. A biocompatibilidade do titânio (atende aos padrões ISO 10993) garante segurança para uso corporal.
A seleção do material depende da transparência do comprimento de onda e dos requisitos de aplicação:
UV (190-380 nm) : A sílica fundida de grau UV é a única opção, pois transmite >90% da luz UV – o N-BK7 absorve >50% da luz UV <300 nm. A sílica fundida também resiste ao amarelecimento induzido por UV (um problema comum com outros vidros).
Visível (400-700 nm) : O N-BK7 é econômico e transmite >92% da luz visível, tornando-o ideal para uso geral. Para lasers visíveis de alta potência (por exemplo, 532 nm, 10 W), a sílica fundida é preferida por seu LIDT mais alto (>10 J/cm² vs. 5 J/cm² para N-BK7).
NIR (700-2500 nm) : Sílica fundida (transmitância >90% até 2500 nm) ou germânio (para infravermelho médio, 2-14 µm, transmitância >40% a 10 µm) são usadas. O germânio é opaco à luz visível, por isso requer ferramentas de alinhamento IR.
Aplicações reflexivas (qualquer comprimento de onda) : Titânio (refletância >85% 400-2000 nm) ou vidro revestido de alumínio (refletância >90% visível-NIR) são adequados – o titânio oferece melhor resistência à corrosão para uso externo.
Os furos centralizados (eixo do furo = eixo óptico da placa) mantêm caminhos de feixe coaxiais, sem deslocamento lateral. Furos fora do eixo introduzem deslocamento lateral (Δx), calculado como: Δx = Deslocamento do furo × sin(θ), onde θ é o ângulo de incidência do feixe em relação à normal da placa. Por exemplo, uma placa com deslocamento de 5 mm e θ=10°: Δx = 5 × sin(10°) ≈ 0,87 mm. Este deslocamento é intencional em sistemas como deslocadores de feixe, onde a placa move o feixe sem alterar sua direção. Para evitar desalinhamento não intencional, os furos fora do eixo devem ter tolerância de deslocamento de ±0,05 mm – tolerâncias maiores (±0,1 mm) podem causar variação de Δx de 0,017 mm, o que pode desalinhar sistemas de feixes pequenos (<1 mm de diâmetro) .
