円錐(アキシコン)レンズ、セレン化亜鉛(ZnSe)


  • ZnSe Ideal for IR Applications
  • AR Coated for 7 - 12 µm
  • 1" Diameter
  • Apex Rounding Diameter: <1.0 mm

AX7252-E3

 2.0° Physical Angle

AX72505-E3

0.5° Physical Angle

AX72501-E3

0.1° Physical Angle

Axicon Ray Tracing Diagram

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Common Specifications
Substrate MaterialZinc Selenidea
AR Coating Range7 - 12 µm
Reflectance (per Surface)b 
Ravg < 1%; Rabs < 2%
TransmissionbTavg > 97%; Tabs > 92%
AR Coating PlotcAxicon Coating
Diameter1" (25.4 mm)
Diameter Tolerance+0.0 / -0.05 mm
Apex Rounding Diameter (S1)< 1.0 mm
Surface Quality (S1, S2)60-40 Scratch-Dig
Surface Flatness (S2)< λ 2 at 633 nm
Surface Deviation (RMS) (S1)< 0.07 µm
Surface Roughness (RMS) (S1,S2)< 20 Å
Clear Aperture (S1, S2)> Ø22.86 mm
Edge Thickness3.4 mm
Center Thickness Tolerance±0.1 mm
Angular Tolerance±0.01°
  • 基板ガラスの仕様の詳細はリンクをクリックしてご覧ください。 
  • ARコーティング範囲、入射角0°での値
  • コーティングのデータはこちら
Axicons Selection Guide
UV Fused Silica Axicons
ZnSe Axicons
Zemaxファイル
下の型番横の赤いアイコンをクリックするとZemaxファイルをダウンロードいただけます。また、こちらからは当社の全てのZemaxファイルを一括してダウンロードできます。
Axicon Diagram
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上図ではこのページで使用されている厚さおよび角度の定義について記載しています。

特長

  • コリメートビームをリング状に変換
  • 角度αは次の5種類から選択可能: 0.1°、0.2°、0.5°、1.0°、2.0°
  • 広帯域ARコーティング:7~12 µmにおいてRavg< 1%

円錐(アキシコン)レンズは回転対称プリズムとも呼ばれ、片面が円錐状でもう片面が平面になっています。一般にベッセル型強度プロファイルのビームや円錐状の非発散ビームを生成するのに使用されます。コリメート光をリング形状に変換するには、平面側をコリメートされた光源に向けます。

これらのレンズは底辺の角度が0.1°~2.0°で、セレン化亜鉛(ZnSe)から精密加工されているため、中赤外レーザを用いた実験や、CO2レーザを用いた材料加工などの用途に適しています。セレン化亜鉛(ZnSe)アキシコンレンズには7~12 µmのARコーティング(-E3)が施されています。表面反射を減少させて透過率を上げるため、コーティングは各光学素子の両面に施されています。さらにセレン化亜鉛(ZnSe)アキシコンレンズは可視域のスペクトルも十分に透過するため、HeNeレーザなどの赤色のアライメントビームをご利用いただけます。

アキシコンレンズはスネルの法則に従って光を偏向させるため、偏向角は次の式で求められます。 

Axicon Equation

ここで、nはガラスの屈折率、αはプリズムの角度(Physical Angle)、ßは偏向されたビームと光軸の間の角度です。空気の屈折率は1と仮定しています。この相互作用の様子を右の図に示します。

光学素子の取扱いには常に手袋をご着用ください。特に、セレン化亜鉛(ZnSe)は素手で取り扱うと危険な材料です。お客様の安全のため、手袋の着用、取り扱い後の適切な手洗いなど、すべての安全上のご注意をお守りください。またセレン化亜鉛(ZnSe)は硬度が低いため、損傷しないよう十分な注意が必要です。セレン化亜鉛(ZnSe)の安全データシート(MSDS)はこちらからダウンロードできます。

当社ではØ12.7 mm(Ø1/2インチ)とØ25.4 mm(Ø1インチ)の 溶融石英(UVFS)アキシコンレンズもご用意しております。コーティング無しまたはARコーティング付きの製品を、角度αについては 0.5°~40.0°の範囲でご提供しております。

Optic Cleaning TutorialOptical Coatings and Substrates

アキシコンレンズによって生成されるビーム

  • ベッセルビーム: 非回折ビーム
  • リング状のビーム:レーザードリルに適したビーム


図1: 0次ベッセル関数の絶対値。真のベッセルビームは、各リングのエネルギーが中央のピークと同じでなければならないため、無限のエネルギーが必要です。

ベッセルビームは同心円状のリングで構成された非回折ビームで、各リングのパワーは中心の円と同じです。ベッセルビームは無限のエネルギーを必要とするため、技術的には生成することができません。ベッセルビームのエネルギー分布に似たビームは、アキシコンレンズにガウシアンビームを入射し、円錐面に近い位置でのビームを投影すると得られます。右の図1は、0次の第1種ベッセル関数の絶対値を示しています。

レンズからさらに遠い位置のビームを投影すると、1つのリング状ビームが得られます。ビームは実際には円錐状になっています(すなわち、レンズから遠くなると径が大きくなります)が、リングの厚さは一定に保たれます(図2参照)。リングの厚さは入射ビーム径の1/2です。このタイプのビームは、しばしばレーザードリルに応用されます。

Axicon Diagram

図2:アキシコンレンズの光線追跡図

Posted Comments:
Kenneth Robinson  (posted 2021-05-05 09:01:49.227)
I want to generate a bessel beam for a Mid IR laser operating around 2940 nm,m what are the transmission properties of he AR coating in that wavelength range? And do you offer uncoated ZnSe axicons?
YLohia  (posted 2021-05-05 02:26:03.0)
Hello, the AR coating on these is not suited for the 2940 nm range. Uncoated or different AR-coated axicons (for example the -E4 AR coating for your wavelength range) can be requested by clicking on the "Request Quote" button above or by contacting your local Thorlabs Tech Support team (in your case, techsupport.uk@thorlabs.com).
Volker Franke  (posted 2020-12-08 14:24:16.1)
ich habe eine optische Frage an Sie. Ich erstelle gerade Pläne für ein Angebot an einen Industriekunden in dessen Auftrag wir im Erfolgsfall Untersuchungen mit einem ringförmigen Laserstrahl machen wollen. Hierzu benötige ich aber zunächst eine Ein-/Abschätzung zur Machbarkeit. Wir wollen mit einem CO2-Laserstrahl einen relativ großen ringförmigen Fokus generieren. Hier die Eckpunkte zur Orientierung: - Ringdurchmesser Ziel ca. 40 mm - Rindbreite (Linienbreite) sollte möglichst klein sein (was geht?) (Wunsch wäre kleiner als 0,4 mm, besser 0,2 mm) - Arbeitsabstand zwischen Optik und Material sollte groß genug sein um die Optik vor Dreck zu schützen (gefühlt mindestens 100 mm) - Rohstrahldurchmesser ca. 16-18 mm - Geschätzte Laserstrahlleistung ca. 600 – 1500 W (das hängt sehr von der realisierten Ringbreite ab) Wie genau die Optik aufgebaut ist, spielt im Moment noch keine Rolle. Ich vermute man wird mindestens ein Axicon und eine Linse benötigen. Ob die Optiken transmittiv oder reflektiv sind, ist auch erst mal egal. Für erste Tests zur Machbarkeit wollen wir den Aufwand nicht zu groß werden lassen und könnten ggf. ein paar Abstriche von oben genannten Zielwerten machen, wenn dies mit Standardoptiken umsetzbar ist. Gern würde ich mich mit Ihnen austauschen, was machbar ist, damit ich unsere Arbeitspläne und das Angebot weiter ausarbeiten kann. Grundsätzlich denken wir als zweiten Lösungsweg auch darüber nach, das Ganze auch mit einem Faserlaser zu testen. Aufgrund der Absorption im Material wäre der CO2-Laser aber bevorzugt. Über Ihre Rückmeldung und technische Beratung würde ich mich sehr freuen. Mit freundlichen Grüßen Volker Franke
YLohia  (posted 2020-12-08 11:20:43.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. An applications engineer from our team in Germany (europe@thorlabs.com) will reach out to you directly to discuss this furter.

プリズムのセレクションガイド

当社では、光の反射、反転、回転、分散、偏向、コリメートなどのために、様々なプリズムをご用意しています。下記に掲載されていないプリズムのタイプや基板などについては、当社までお問い合わせください。

ビームステアリング用プリズム

プリズム材質偏向反転

逆転または 回転

図解用途
直角プリズムN-BK7UV溶融石英(UVFS), フッ化カルシウム(CaF2)セレン化亜鉛(ZnSe)90°90°No 1

90°リフレクタで、望遠鏡やペリスコープなどの光学システムに使用可能

180°180°No 1

180°リフレクタで、入射光角に無依存。

非反転ミラーで、双眼鏡で使用可能。

内部全反射型
レトロリフレクタ
(マウント無し
マウント付き)
鏡面反射型
レトロリフレクタ
(マウント無し
マウント付き)
N-BK7180°180°No Retroreflector

180°リフレクタで、入射光角に無依存。

ビームアライメントやビームデリバリで使用。向きの制御が難しい状況でミラーの代替品として使用可能

マウント無し
ペンタプリズム

および
マウント付き
ペンタプリズム
N-BK790°NoNo 1

90°リフレクタで、ビームプロファイルの逆転や反転無し。

アライメントや光調整に使用可能。

ルーフプリズムN-BK790°90°180o 回転 1

90°リフレクタで、像を反転し回転(像が左右上下反対になります)。

アライメントや光調整に使用可能。

マウント無し
ダブプリズム

および
マウント付き
ダブプリズム
N-BK7No180°2回のプリズム回転 1

ダブプリズムは、光の入射面によって像を反転、逆転または回転します。

ビーム回転子の回転方向を決定

180°180°No 1

非逆転ミラーとして機能するプリズム

光学系におけるレトロリフレクタや直角(180°偏向)プリズムと同じ特性。

ウェッジプリズムN-BK72°~10°のモデルNoNo 1

ビームステアリング用途。

1つのウェッジプリズムを回転するとき、光線を偏向角の2倍の角度で円に沿って動かすことが可能。

NoNo Wedge Prism Pair

可変ビームステアリングへの応用。

両方のウェッジを回転した時、光線を、偏向角の4倍の角度で円弧状に動かすことが可能。

プリズムカプラルチル(TiO2) またはGGG可変aNoNo Coupling Prism

光をフィルムに向けて結合するために屈折率の高い基材を使用。

ルチルは nfilm > 1.8に使用。

GGGは nfilm < 1.8に使用。

  • 入射角と屈折率に依存


分散プリズム

プリズム材質偏向反転逆転または  回転図解用途
等辺プリズムF2, N-F2N-SF11, フッ化カルシウム,
セレン化亜鉛(ZnSe)
可変aNoNo 

分散プリズムは回折格子の代替が可能。

白色光を可視領域に分岐するために使用。

分散補償
プリズムペア
UV溶融石英,
フッ化カルシウム(CaF2), SF10, N-SF14
可変式垂直オフセットNoNo Dispersion-Compensating Prism Pair

超短パルスレーザーシステムにおけるパルス広がりの補償。

分散補償や波長調整用の光学フィルタとして使用可能。

ペロン・ブロカ
プリズム
N-BK7,
UV溶融石英, フッ化カルシウム
90°90°No 1

光線の波長分離に使用。90°の位置で出射。

レーザ高調波の分離、群速度分散の補償に使用。

  • 入射角と屈折率に依存

ビーム操作用プリズム

プリズム材質偏向反転逆転または  回転図解用途
アナモルフィック
プリズムペア
N-KZFS8,
N-SF11
可変式垂直オフセットNoNo 1

単軸に沿った可変倍率。

楕円形ビームのコリメートに使用(例:半導体レーザ)。

入射ビームを単軸に縮小・拡大して、楕円形ビームを円形ビームに変換。

円錐(アキシコン)レンズ(UVFS, ZnSe)UV溶融石英(UVFS)またはセレン化亜鉛(ZnSe)可変aNoNo 1

コリメート光源からベッセル型の強度プロファイルの円錐状の非発散ビームを生成。

  • プリズムの物理的角度に依存

偏光状態変更用プリズム(偏光子)

プリズム材質偏向反転逆転または  回転図解用途
グランテーラ
グランレーザα-BBO グランレーザ偏光子
グランテーラ:
方解石

グランレーザ:
α-BBO, 方解石
p 偏光 - 0°

s 偏光 - 112°a
NoNo Glan-Taylor Polarizer

プリズムを2個使った構成と複屈折方解石を使用し、非常に消光比の高い直線偏光を生成。

プリズムの境目でs偏光が完全に内部反射されるのに対し、p偏光は透過。

ルチル偏光子ルチル(TiO2)s偏光 - 0°

p偏光は筐体によって吸収
NoNo Rutile Polarizer Diagram

プリズムを2個使った構成と複屈折ルチル(TiO2)を使用し、非常に消光比の高い直線偏光を生成。

プリズムの境目でp偏光が完全に内部反射されるのに対し、s偏光は透過。

 

ダブルグランテーラ偏光子方解石p偏光 - 0°

s偏光は筐体によって吸収
NoNo Glan-Taylor Polarizer

プリズムを3個使った構成の複屈折方解石を使用し、大きな見込み角で最大の偏光効率を得る。

プリズムの境目でs偏光が完全に内部反射されるのに対し、p偏光は透過。

グラントムソン
偏光子
方解石p偏光 - 0°

s偏光は筐体によって吸収
NoNo Glan-Thompson Polarizer

プリズムを2個使った構成の複屈折方解石を使用し、高い消光比を維持しながら最大視野を実現。

プリズムの境目でs偏光が完全に内部反射されるのに対し、p偏光は透過。

ウォラストンプリズム、ウォラストン偏光子石英, フッ化マグネシウム, α-BBO, 方解石, YVO4
対称形のp偏光および
s偏光の偏角
NoNo Wollaston Prism

プリズムを2個使った構成の複屈折方解石を使用し、ビーム移動偏光子で最大の偏角を実現。

s偏光とp偏光は、プリズムから対称方向に偏位。ウォラストンプリズムは分光計や偏光アナライザで使用。

ロションプリズムフッ化マグネシウム ,
YVO4
常光: 0°

異常光:偏角方向
NoNo

プリズムを2個使った構成でMgF2またはYVO4が小さい偏角で高い消光比をもたらします。

異常光は入力光と同じ光軸を伝搬しますが、常光は偏光しません。

ビーム分離
プリズム
方解石2.7または4.0 mmのビーム移動NoNo Beam Displacing Prism

プリズムを1個使った構成の複屈折方解石を使用し、入射ビームを2本の直交する偏光ビームに分岐。

s偏光とp偏光は2.7または4.0 mmで分離。ビーム分離プリズムは、90°分割ができない場合に偏光ビームスプリッタとして使用可能。

フレネル・ロム
リターダ
N-BK7

直線偏光から円偏光へ

垂直オフセット

NoNo Fresnel Rhomb Quarter Wave

λ/4フレネル・ロムリターダは、直線偏光入力を円偏光出力に変換。

複屈折波長板と比較して、幅広い波長でなλ/4リターダンス。

直線偏光を90°回転NoNo Fresnel Rhomb Half Wave

λ/2フレネル・ロムリターダは、直線偏光を90°回転。

複屈折波長板と比較して、幅広い波長で均一なλ/2リターダンス。

  • s偏光方向の光には、p偏光反射が一部含まれています。

ビームスプリッタープリズム

プリズム材質偏向反転

逆転または 回転

図解用途
ビームスプリッターキューブN-BK7分岐比50:50、0°と 90°

sおよびp偏光が互いに10%以内
NoNo Non-polarizing Beamsplitter

プリズムを2個使った構成と、誘電体コーテイングにより、ほぼ偏光無依存で分岐比は50:50。

仕様波長範囲内では、偏光無依存型のビームスプリッタとして機能。

偏光ビームスプリッターキューブN-BK7UV溶融石英N-SF1p偏光 - 0°

s偏光 - 90°
NoNo Polarizing Beamsplitter Cube

プリズムを2個使った構成と、誘電体コーテイングにより、p偏光を透過し、s偏光を反射。

高度に偏光する際には、透過光を利用。

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セレン化亜鉛(ZnSe)円錐(アキシコンレンズ)、ARコーティング:7 µm~12 µm

Item #DiameterPhysical Angle (α)Deflection Angle (β)aCenter Thickness (tc)
AX72501-E3Ø1"
(Ø25.4 mm)
0.1°0.14°3.4 mm
AX72502-E30.2°0.3°3.4 mm
AX72505-E30.5°0.7°3.5 mm
AX7251-E31.0°1.4°3.6 mm
AX7252-E32.0°2.8°3.8 mm
  • 偏向角は10.6 µmの光で計算
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
AX72501-E3 Support Documentation
AX72501-E3Customer Inspired! Ø1" Axicon, ZnSe, AR Coated: 7.0 - 12.0 µm, 0.1°
¥98,510
7-10 Days
AX72502-E3 Support Documentation
AX72502-E3Customer Inspired! Ø1" Axicon, ZnSe, AR Coated: 7.0 - 12.0 µm, 0.2°
¥98,510
7-10 Days
AX72505-E3 Support Documentation
AX72505-E3Customer Inspired! Ø1" Axicon, ZnSe, AR Coated: 7.0 - 12.0 µm, 0.5°
¥98,510
7-10 Days
AX7251-E3 Support Documentation
AX7251-E3Customer Inspired! Ø1" Axicon, ZnSe, AR Coated: 7.0 - 12.0 µm, 1.0°
¥98,510
7-10 Days
AX7252-E3 Support Documentation
AX7252-E3Customer Inspired! Ø1" Axicon, ZnSe, AR Coated: 7.0 - 12.0 µm, 2.0°
¥98,510
7-10 Days