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N-BK7正メニスカスレンズ


  • Increase the NA of Lens Systems
  • Frequently Used for Beam Focusing Applications
  • Minimizes the Increase in Spherical Aberrations for Multi-Element Systems

LE1104-C

(Ø1")

LE1418

(Ø2")

LE1156-B

(Ø1")

Related Items


Please Wait
N-BK7 Positive Meniscus Lenses
Lens ShapePositive Meniscus
Substrate MaterialN-BK7a
Wavelength RangesUncoated: 350 nm - 2.0 µm
A: 350 - 700 nm
B: 650 - 1050 nm
C: 1050 - 1700 nm
Diameter Tolerance+0.00/-0.10 mm
Clear Aperture>90% of Diameter
Thickness Tolerance±0.1 mm
Focal Length Tolerance±1%
Design Wavelength587.6 nm
Index of Refraction
1.515 @ 633 nm
Surface Quality40-20 Scratch-Dig
Spherical Surface Powerb3λ/2
Centration<3 arcmin
Damage ThresholdscA: 7.5 J/cm2 (532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.504 mm)
B: 7.5 J/cm2 (810 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.144 mm)
C: 7.5 J/cm2 (1542 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.123 mm)
  • リンクをクリックすると基板の仕様がご覧になれます。
  • 球面指数(Spherical Surface Power)は、平面光学素子に対する表面の平坦度(Surface Flatness)と同様の指標で、曲率を有する光学素子の表面と較正された基準値との間の偏差の指標です(特に明記しない限りは、633 nmの光源を使用)。この仕様は一般的に「Surface Fit」とも表記されます。
  • 反射防止(AR)コーティングにより制限されます。
Zemaxファイル
下の型番横の赤いアイコン(資料)をクリックすると、各製品の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ファイルの一括ダウンロードが可能です。

特長

  • N-BK7ガラス製Ø25.4 mm(Ø1インチ)正メニスカスレンズ
  • コーティング無し、または下記の3種類のARコーティング付きから選択可能:
    • ARコーティング無し: 350 nm~2.0 µm
    • A コーティング: 350~700 nm
    • B コーティング: 650~1050 nm
    • C コーティング: 1050~1700 nm
  • 焦点距離: -100.0 mm~-1000.0 mm
  • 球面指数: 3λ/2
  • 球面表面不整度: λ/4

この正メニスカスレンズはRoHS準拠のBK7ガラス(N-BK7)製で、コーティング無し、もしくは-A(350~650 nm)、-B(650~1050 nm)、-C(1050~1700 nm)のいずれかの広帯域反射防止(AR)コーティング付きの製品からお選びいただけます。ARコーティングは、コーティング無しの場合に生じるレンズ表面での4%の反射を大幅に取り除きます(詳細は「グラフ」タブをご参照ください)。

正メニスカスレンズ(凸/凹)は、球面収差を最小化するよう設計されています。他のレンズと組み合わせて使用することにより、正メニスカスレンズは大きな球面収差を発生させることなく焦点距離を短くし、システムの開口数(NA)を大きくします。上図のように、コリメート光を集光するのに使用する場合、球面収差を最小にするには、レンズの凸面を光源に向けてください。

N-BK7は高品質な光学部品用途で最も一般的な光学ガラスです。UV溶融石英の利点(UV領域での高い透過率や低い熱膨張率)が必要とされない用途では、一般的にN-BK7が選ばれています。UV溶融石英(UVFS)基板製のレンズをご希望の場合は、当社のUV溶融石英正メニスカスレンズのラインナップをご参照ください。当社では、セレン化亜鉛(ZnSe)およびフッ化カルシウム(CaF2)正メニスカスレンズもご用意しています。

Optic Cleaning Tutorial Optical Coatings and Substrates Lens Tutorial
他の単球面レンズへのクイックレンズ
平凸レンズ両凸レンズベストフォームレンズ平凹レンズ両凹レンズ正メニスカスレンズ負メニスカスレンズ
N-BK7 Window Transmission
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生データはこちらからダウンロードいただけます。
A AR Coating
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生データはこちらからダウンロードいただけます。
青色の網掛け部分は適切な波長範囲350~700 nmを示しています。
C AR Coating
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生データはこちらからダウンロードいただけます。
青色の網掛け部分は適切な波長範囲1050~1700 nmを示しています。
B AR Coating
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生データはこちらからダウンロードいただけます。
青色の網掛け部分は適切な波長範囲650~1050 nmを示しています。
 

Thorlabs' Standard Broadband Antireflection Coatings

主要な品質管理装置
  • TriOptics社製光学定数測定装置
  • Zygo社製干渉計GPI-XP/D
  • PerkinElmer社製分光光度計Lambda 1050
  • Agilent社製分光光度計Cary 5000
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Zygo社製干渉計GPI-XP/Dを使用して単レンズのイレギュラリティを測定

はじめに
当社では、単レンズが当社基準および仕様に適合していることを確認するため、一連の品質管理を実施しています。この品質管理にはレンズのイメージング機能の工程内検査や、表面品質およびサイズの最終検査が含まれます。各製品の仕様は赤いアイコンをクリックするとご覧いただけます。ここでは、品質検査の一般的なプロセスについて説明しています。

単レンズの品質管理
単レンズが仕様通りに成形された後、工程内検査が行われます。MIL-PRF-13830B(下記参照)に準じたレベルVIの抜き取りを行い、焦点距離、イレギュラリティ、表面指数(Surface Power)を検査します。この3つの仕様は適正なイメージングを行う際に不可欠です。部品のイレギュラリティは、単レンズの素材にもよりますが、633 nmにおいて1/4波長または1/2波長以下を維持しています。下のグラフは単レンズの前面および裏面のイレギュラリティを200バッチにわたって測定したデータです。

この時点で、コーティング無しの単レンズとして最終検査に進むものと、反射防止(AR)コーティングが施されるものに分かれます。光学コーティングについては個別の工程内検査が実施されます。ARコーティングが適正に施されていることを確認するために、分光光度計を用いてコーティングサンプルの反射率および透過率を測定します。その際使用する厚さ2 mmのコーティングサンプルは、同ロット内の部品と同じ素材にします。反射率を測定する場合、コーティングのロットごとに最低1個のサンプルを使用します。透過型の光学素子は前面と裏面それぞれにARコーティングが施されるため、透過率の検査にも両面にコーティングが施されたサンプルを1個使用します。大量のロットでは、複数のサンプルを使用して蒸着チャンバの均一性を確認します。ロットごとにコーティング性能を検査することで、経時的な変化を少なく維持することができます。コーティングの変化については下の表をご覧ください。

コーティング無しおよびARコーティング付きの単レンズの最終検査では、表面品質や面取り角、開口が仕様書の記載と合致していることを確認するために、外径および厚さのバッチ検査や全数目視検査などが実施されます。表面品質は最表面の検査ですが、表面にスクラッチ&ディグおよびその他の含有物があると、単レンズを高出力光源と一緒に使用した場合に損傷を受けやすくなります。これらの検査はMIL-PRF-13830Bの要件に合った、クリーンで照明の薄暗い部屋で実施されます。薄暗い部屋で1つの光源だけを用いて試験を実施することにより、ガラス内部のムラが光沢や反射によって不明瞭にならずに見つけやすくなります。

MIL-PRF-13830B:光学部品の性能仕様
MIL-PRF-13830Bは、ARDEC(the U.S. Army Armament Research, Development and Engineering Center)のDefense Quality and Standardization Officeによる、光学部品の製造、組み立ておよび検査の仕様に関する文書です。もともとは、米軍で使用されている製品を装備に組み込むための規格でしたが、数多くの光学メーカによって採用されるようになりました。資料のコピーをダウンロードするには、こちらをクリックしてください。

-A Coating
350 nm to 700 nm
-B Coating
650 nm to 1050 nm
-C Coating
1050 nm to 1700 nm
Singlet
Irregularity
Coating Variance:
Transmission

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Coating Variance:
Reflectance

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免責事項:こちらに掲載しているコーティング付きレンズの透過率データは、N-BK7製または同等の性能を有するガラス製の厚さ2 mmのサンプルを使用して測定しており、全ての値は典型値です。性能データの分散はロットによって異なります。このデータの使用方法や信頼性についてご質問がございましたら、当社までお問い合わせください。

Damage Threshold Specifications
Coating Designation
(Item # Suffix)
Damage Threshold
-A7.5 J/cm2 (532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.504 mm)
-B7.5 J/cm2 (810 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.144 mm)
-C7.5 J/cm2 (1542 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.123 mm)

当社のN-BK7単レンズの損傷閾値データ

右の仕様は当社のARコーティング付きN-BK7単レンズの測定値です。損傷閾値の仕様は、コーティングの種類が同じであればレンズのサイズや焦点距離にかかわらず同じです。

 

レーザによる損傷閾値について

このチュートリアルでは、レーザ損傷閾値がどのように測定され、使用する用途に適切な光学素子の決定にその値をどのようにご利用いただけるかを総括しています。お客様のアプリケーションにおいて、光学素子を選択する際、光学素子のレーザによる損傷閾値(Laser Induced Damage Threshold :LIDT)を知ることが重要です。光学素子のLIDTはお客様が使用するレーザの種類に大きく依存します。連続(CW)レーザは、通常、吸収(コーティングまたは基板における)によって発生する熱によって損傷を引き起こします。一方、パルスレーザは熱的損傷が起こる前に、光学素子の格子構造から電子が引き剥がされることによって損傷を受けます。ここで示すガイドラインは、室温で新品の光学素子を前提としています(つまり、スクラッチ&ディグ仕様内、表面の汚染がないなど)。光学素子の表面に塵などの粒子が付くと、低い閾値で損傷を受ける可能性があります。そのため、光学素子の表面をきれいで埃のない状態に保つことをお勧めします。光学素子のクリーニングについては「光学素子クリーニングチュートリアル」をご参照ください。

テスト方法

当社のLIDTテストは、ISO/DIS 11254およびISO 21254に準拠しています。

初めに、低パワー/エネルギのビームを光学素子に入射します。その光学素子の10ヶ所に1回ずつ、設定した時間(CW)またはパルス数(決められたprf)、レーザを照射します。レーザを照射した後、倍率約100倍の顕微鏡を用いた検査で確認し、すべての確認できる損傷を調べます。特定のパワー/エネルギで損傷のあった場所の数を記録します。次に、そのパワー/エネルギを増やすか減らすかして、光学素子にさらに10ヶ所レーザを照射します。このプロセスを損傷が観測されるまで繰返します。損傷閾値は、光学素子が損傷に耐える、損傷が起こらない最大のパワー/エネルギになります。1つのミラーBB1-E02の試験結果は以下のようなヒストグラムになります。

LIDT metallic mirror
上の写真はアルミニウムをコーティングしたミラーでLIDTテストを終えたものです。このテストは、損傷を受ける前のレーザのエネルギは0.43 J/cm2 (1064 nm、10 ns pulse、 10 Hz、Ø1.000 mm)でした。
LIDT BB1-E02
Example Test Data
Fluence# of Tested LocationsLocations with DamageLocations Without Damage
1.50 J/cm210010
1.75 J/cm210010
2.00 J/cm210010
2.25 J/cm21019
3.00 J/cm21019
5.00 J/cm21091

試験結果によれば、ミラーの損傷閾値は 2.00 J/cm2 (532 nm、10 ns pulse、10 Hz、 Ø0.803 mm)でした。尚、汚れや汚染によって光学素子の損傷閾値は大幅に低減されるため、こちらの試験はクリーンな光学素子で行っています。また、特定のロットのコーティングに対してのみ試験を行った結果ではありますが、当社の損傷閾値の仕様は様々な因子を考慮して、実測した値よりも低めに設定されており、全てのコーティングロットに対して適用されています。

CWレーザと長パルスレーザ

光学素子がCWレーザによって損傷を受けるのは、通常バルク材料がレーザのエネルギを吸収することによって引き起こされる溶解、あるいはAR(反射防止)コーティングのダメージによるものです[1]。1 µsを超える長いパルスレーザについてLIDTを論じる時は、CWレーザと同様に扱うことができます。

パルス長が1 nsと1 µs の間のときは、損傷は吸収、もしくは絶縁破壊のどちらかで発生していると考えることができます(CWとパルスのLIDT両方を調べなければなりません)。吸収は光学素子の固有特性によるものか、表面の不均一性によるものかのどちらかによって起こります。従って、LIDTは製造元の仕様以上の表面の質を有する光学素子にのみ有効です。多くの光学素子は、ハイパワーCWレーザで扱うことができる一方、アクロマティック複レンズのような接合レンズやNDフィルタのような高吸収光学素子は低いCWレーザ損傷閾値になる傾向にあります。このような低い損傷閾値は接着剤や金属コーティングにおける吸収や散乱によるものです。

Linear Power Density Scaling

線形パワー密度におけるLIDTに対するパルス長とスポットサイズ。長パルス~CWでは線形パワー密度はスポットサイズにかかわらず一定です。 このグラフの出典は[1]です。

Intensity Distribution

繰返し周波数(prf)の高いパルスレーザは、光学素子に熱的損傷も引き起こします。この場合は吸収や熱拡散率のような因子が深く関係しており、残念ながらprfの高いレーザが熱的影響によって光学素子に損傷を引き起こす場合の信頼性のあるLIDTを求める方法は確立されておりません。prfの大きいビームでは、平均出力およびピークパワーの両方を等しいCW出力と比較する必要があります。また、非常に透過率の高い材料では、prfが上昇してもLIDTの減少は皆無かそれに近くなります。

ある光学素子の固有のCWレーザの損傷閾値を使う場合には、以下のことを知る必要があります。

  1. レーザの波長
  2. ビーム径(1/e2)
  3. ビームのおおよその強度プロファイル(ガウシアン型など)
  4. レーザのパワー密度(トータルパワーをビームの強度が1/e2の範囲の面積で割ったもの)

ビームのパワー密度はW/cmの単位で計算します。この条件下では、出力密度はスポットサイズとは無関係になります。つまり、スポットサイズの変化に合わせてLIDTを計算し直す必要がありません(右グラフ参照)。平均線形パワー密度は、下の計算式で算出できます。

ここでは、ビーム強度プロファイルは一定であると仮定しています。次に、ビームがホットスポット、または他の不均一な強度プロファイルの場合を考慮して、おおよその最大パワー密度を計算する必要があります。ご参考までに、ガウシアンビームのときはビームの強度が1/e2の2倍のパワー密度を有します(右下図参照)。

次に、光学素子のLIDTの仕様の最大パワー密度を比較しましょう。損傷閾値の測定波長が光学素子に使用する波長と異なっている場合には、その損傷閾値は適宜補正が必要です。おおよその目安として参考にできるのは、損傷閾値は波長に対して比例関係であるということです。短い波長で使う場合、損傷閾値は低下します(つまり、1310 nmで10 W/cmのLIDTならば、655 nmでは5 W/cmと見積もります)。

CW Wavelength Scaling

この目安は一般的な傾向ですが、LIDTと波長の関係を定量的に示すものではありません。例えば、CW用途では、損傷はコーティングや基板の吸収によってより大きく変化し、必ずしも一般的な傾向通りとはなりません。上記の傾向はLIDT値の目安として参考にしていただけますが、LIDTの仕様波長と異なる場合には当社までお問い合わせください。パワー密度が光学素子の補正済みLIDTよりも小さい場合、この光学素子は目的の用途にご使用いただけます。

当社のウェブ上の損傷閾値の仕様と我々が行った実際の実験の値の間にはある程度の差があります。これはロット間の違いによって発生する誤差を許容するためです。ご要求に応じて、当社は個別の情報やテスト結果の証明書を発行することもできます。損傷解析は、類似した光学素子を用いて行います(お客様の光学素子には損傷は与えません)。試験の費用や所要時間などの詳細は、当社までお問い合わせください。

パルスレーザ

先に述べたように、通常、パルスレーザはCWレーザとは異なるタイプの損傷を光学素子に引き起こします。パルスレーザは損傷を与えるほど光学素子を加熱しませんが、光学素子から電子をひきはがします。残念ながら、お客様のレーザに対して光学素子のLIDTの仕様を照らし合わせることは非常に困難です。パルスレーザのパルス幅に起因する光学素子の損傷には、複数の形態があります。以下の表中のハイライトされた列は当社の仕様のLIDT値が当てはまるパルス幅に対する概要です。

パルス幅が10-9 sより短いパルスについては、当社の仕様のLIDT値と比較することは困難です。この超短パルスでは、多光子アバランシェ電離などのさまざまなメカニクスが損傷機構の主流になります[2]。対照的に、パルス幅が10-7 sと10-4 sの間のパルスは絶縁破壊、または熱的影響により光学素子の損傷を引き起こすと考えられます。これは、光学素子がお客様の用途に適しているかどうかを決定するために、レーザービームに対してCWとパルス両方による損傷閾値を参照しなくてはならないということです。

Pulse Durationt < 10-9 s10-9 < t < 10-7 s10-7 < t < 10-4 st > 10-4 s
Damage MechanismAvalanche IonizationDielectric BreakdownDielectric Breakdown or ThermalThermal
Relevant Damage SpecificationN/APulsedPulsed and CWCW

お客様のパルスレーザに対してLIDTを比較する際は、以下のことを確認いただくことが重要です。

Energy Density Scaling

エネルギ密度におけるLIDTに対するパルス長&スポットサイズ。短パルスでは、エネルギ密度はスポットサイズにかかわらず一定です。このグラフの出典は[1]です。

  1. レーザの波長
  2. ビームのエネルギ密度(トータルエネルギをビームの強度が1/e2の範囲の面積で割ったもの)
  3. レーザのパルス幅
  4. パルスの繰返周波数(prf)
  5. 実際に使用するビーム径(1/e2 )
  6. ビームのおおよその強度プロファイル(ガウシアン型など)

ビームのエネルギ密度はJ/cm2の単位で計算します。右のグラフは、短パルス光源には、エネルギ密度が適した測定量であることを示しています。この条件下では、エネルギ密度はスポットサイズとは無関係になります。つまり、スポットサイズの変化に合わせてLIDTを計算し直す必要がありません。ここでは、ビーム強度プロファイルは一定であると仮定しています。ここで、ビームがホットスポット、または他の不均一な強度プロファイルの場合を考慮して、おおよその最大パワー密度を計算する必要があります。ご参考までに、ガウシアンビームのときは一般にビームの強度が1/e2のときの2倍のパワー密度を有します。

次に、光学素子のLIDTの仕様と最大エネルギ密度を比較しましょう。損傷閾値の測定波長が光学素子に使用する波長と異なっている場合には、その損傷閾値は適宜補正が必要です[3]。経験則から、損傷閾値は波長に対して以下のような平方根の関係であるということです。短い波長で使う場合、損傷閾値は低下します(例えば、1064 nmで 1 J/cm2のLIDTならば、532 nmでは0.7 J/cm2と計算されます)。

Pulse Wavelength Scaling

 

波長を補正したエネルギ密度を得ました。これを以下のステップで使用します。

ビーム径は損傷閾値を比較する時にも重要です。LIDTがJ/cm2の単位で表される場合、スポットサイズとは無関係になりますが、ビームサイズが大きい場合、LIDTの不一致を引き起こす原因でもある不具合が、より明らかになる傾向があります[4]。ここで示されているデータでは、LIDTの測定には<1 mmのビーム径が用いられています。ビーム径が5 mmよりも大きい場合、前述のようにビームのサイズが大きいほど不具合の影響が大きくなるため、LIDT (J/cm2)はビーム径とは無関係にはなりません。

次に、パルス幅について補正します。パルス幅が長くなるほど、より大きなエネルギに光学素子は耐えることができます。パルス幅が1~100 nsの場合の近似式は以下のようになります。

Pulse Length Scaling

お客様のレーザのパルス幅をもとに、光学素子の補正されたLIDTを計算するのにこの計算式を使います。お客様の最大エネルギ密度が、この補正したエネルギ密度よりも小さい場合、その光学素子はお客様の用途でご使用いただけます。ご注意いただきたい点は、10-9 s と10-7 sの間のパルスにのみこの計算が使えることです。パルス幅が10-7 sと10-4 sの間の場合には、CWのLIDTも調べなければなりません。

当社のウェブ上の損傷閾値の仕様と我々が行った実際の実験の値の間にはある程度の差があります。これはロット間の違いによって発生する誤差を許容するためです。ご要求に応じて、当社では個別のテスト情報やテスト結果の証明書を発行することも可能です。詳細は、当社までお問い合わせください。


[1] R. M. Wood, Optics and Laser Tech. 29, 517 (1997).
[2] Roger M. Wood, Laser-Induced Damage of Optical Materials (Institute of Physics Publishing, Philadelphia, PA, 2003).
[3] C. W. Carr et al., Phys. Rev. Lett. 91, 127402 (2003).
[4] N. Bloembergen, Appl. Opt. 12, 661 (1973).

レーザーシステムが光学素子に損傷を引き起こすかどうか判断するプロセスを説明するために、レーザによって引き起こされる損傷閾値(LIDT)の計算例をいくつかご紹介します。同様の計算を実行したい場合には、右のボタンをクリックしてください。計算ができるスプレッドシートをダウンロードいただけます。ご使用の際には光学素子のLIDTの値と、レーザーシステムの関連パラメータを緑の枠内に入力してください。スプレッドシートでCWならびにパルスの線形パワー密度、ならびにパルスのエネルギ密度を計算できます。これらの値はスケーリング則に基づいて、光学素子のLIDTの調整スケール値を計算するのに用いられます。計算式はガウシアンビームのプロファイルを想定しているため、ほかのビーム形状(均一ビームなど)には補正係数を導入する必要があります。 LIDTのスケーリング則は経験則に基づいていますので、確度は保証されません。なお、光学素子やコーティングに吸収があると、スペクトル領域によってLIDTが著しく低くなる場合があります。LIDTはパルス幅が1ナノ秒(ns)未満の超短パルスには有効ではありません。

Intensity Distribution
ガウシアンビームの最大強度は均一ビームの約2倍です。

CWレーザの例
波長1319 nm、ビーム径(1/e2)10 mm、パワー0.5 Wのガウシアンビームを生成するCWレーザーシステム想定します。このビームの平均線形パワー密度は、全パワーをビーム径で単純に割ると0.5 W/cmとなります。

CW Wavelength Scaling

しかし、ガウシアンビームの最大パワー密度は均一ビームの約2倍です(右のグラフ参照)。従って、システムのより正確な最大線形パワー密度は1 W/cmとなります。

アクロマティック複レンズAC127-030-CのCW LIDTは、1550 nmでテストされて350 W/cmとされています。CWの損傷閾値は通常レーザ光源の波長に直接スケーリングするため、LIDTの調整値は以下のように求められます。

CW Wavelength Scaling

LIDTの調整値は350 W/cm x (1319 nm / 1550 nm) = 298 W/cmと得られ、計算したレーザーシステムのパワー密度よりも大幅に高いため、この複レンズをこの用途に使用しても安全です。

ナノ秒パルスレーザの例:パルス幅が異なる場合のスケーリング
出力が繰返し周波数10 Hz、波長355 nm、エネルギ1 J、パルス幅2 ns、ビーム径(1/e2)1.9 cmのガウシアンビームであるNd:YAGパルスレーザーシステムを想定します。各パルスの平均エネルギ密度は、パルスエネルギをビームの断面積で割って求めます。

Pulse Energy Density

上で説明したように、ガウシアンビームの最大エネルギ密度は平均エネルギ密度の約2倍です。よって、このビームの最大エネルギ密度は約0.7 J/cm2です。

このビームのエネルギ密度を、広帯域誘電体ミラーBB1-E01のLIDT 1 J/cm2、そしてNd:YAGレーザーラインミラーNB1-K08のLIDT 3.5 J/cm2と比較します。LIDTの値は両方とも、波長355 nm、パルス幅10 ns、繰返し周波数10 Hzのレーザで計測しました。従って、より短いパルス幅に対する調整を行う必要があります。 1つ前のタブで説明したようにナノ秒パルスシステムのLIDTは、パルス幅の平方根にスケーリングします:

Pulse Length Scaling

この調整係数により広帯域誘電体ミラーBB1-E01のLIDTは0.45 J/cm2に、Nd:YAGレーザーラインミラーのLIDTは1.6 J/cm2になり、これらをビームの最大エネルギ密度0.7 J/cm2と比較します。広帯域ミラーはレーザによって損傷を受ける可能性があり、より特化されたレーザーラインミラーがこのシステムには適していることが分かります。

ナノ秒パルスレーザの例:波長が異なる場合のスケーリング
波長1064 nm、繰返し周波数2.5 Hz、パルスエネルギ100 mJ、パルス幅10 ns、ビーム径(1/e2)16 mmのレーザ光を、NDフィルタで減衰させるようなパルスレーザーシステムを想定します。これらの数値からガウシアン出力における最大エネルギ密度は0.1 J/cm2になります。Ø25 mm、OD 1.0の反射型NDフィルタ NDUV10Aの損傷閾値は355 nm、10 nsのパルスにおいて0.05 J/cm2で、同様の吸収型フィルタ NE10Aの損傷閾値は532 nm、10 nsのパルスにおいて10 J/cm2です。1つ前のタブで説明したように光学素子のLIDTは、ナノ秒パルス領域では波長の平方根にスケーリングします。

Pulse Wavelength Scaling

スケーリングによりLIDTの調整値は反射型フィルタでは0.08 J/cm2、吸収型フィルタでは14 J/cm2となります。このケースでは吸収型フィルタが光学損傷を防ぐには適した選択肢となります。

マイクロ秒パルスレーザの例
パルス幅1 µs、パルスエネルギ150 µJ、繰返し周波数50 kHzで、結果的にデューティーサイクルが5%になるレーザーシステムについて考えてみます。このシステムはCWとパルスレーザの間の領域にあり、どちらのメカニズムでも光学素子に損傷を招く可能性があります。レーザーシステムの安全な動作のためにはCWとパルス両方のLIDTをレーザーシステムの特性と比較する必要があります。

この比較的長いパルス幅のレーザが、波長980 nm、ビーム径(1/e2)12.7 mmのガウシアンビームであった場合、線形パワー密度は5.9 W/cm、1パルスのエネルギ密度は1.2 x 10-4 J/cm2となります。これをポリマーゼロオーダ1/4波長板WPQ10E-980のLIDTと比較してみます。CW放射に対するLIDTは810 nmで5 W/cm、10 nsパルスのLIDTは810 nmで5 J/cm2です。前述同様、光学素子のCW LIDTはレーザ波長と線形にスケーリングするので、CWの調整値は980 nmで6 W/cmとなります。一方でパルスのLIDTはレーザ波長の平方根とパルス幅の平方根にスケーリングしますので、1 µsパルスの980 nmでの調整値は55 J/cm2です。光学素子のパルスのLIDTはパルスレーザのエネルギ密度よりはるかに大きいので、個々のパルスが波長板を損傷することはありません。しかしレーザの平均線形パワー密度が大きいため、高出力CWビームのように光学素子に熱的損傷を引き起こす可能性があります。

CXY1 in 30 mm Cage System
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30 mmケージシステムに取付けられた、移動マウントCXY1および
SM1レンズチューブ
Threaded Mounting Adapter
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XY移動マウントST1XY-S(/M)に取付けられたØ25.4 mm光学素子

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固定式レンズマウントLMR1(/M)に取付けられたØ25.4 mmレンズ

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移動レンズマウントLM2XY(/M)に取付けられたØ50.8 mmレンズ
Recommended Mounting Options for Thorlabs Lenses
Item #Mounts for Ø2 mm to Ø10 mm Optics
ImperialMetric
(Various)Fixed Lens Mounts for Small Optics, Ø5 mm to Ø10 mm
(Various)Small Optic Adapters for Use with Standard Fixed Lens Mounts, Ø2 mm to Ø10 mm
Item #Mounts for Ø1/2" (Ø12.7 mm) Optics
ImperialMetric
LMR05LMR05/MFixed Lens Mount for Ø1/2" Optics
LM05XYLM05XY/MTranslating Lens Mount for Ø1/2" Optics
SCP0516 mm Cage System, XY Translation Mount for Ø1/2" Optics
(Various)Ø1/2" Lens Tubes,
Optional SM05RRC Retaining Ring for High-Curvature Lenses (See Below)
Item #Mounts for Ø1" (Ø25.4 mm) Optics
ImperialMetric
LMR1LMR1/MFixed Lens Mount for Ø1" Optics
LM1XYLM1XY/MTranslating Lens Mount for Ø1" Optics
ST1XY-SST1XY-S/MTranslating Lens Mount with Micrometer Drives (Other Drives Available)
CXY130 mm Cage System, XY Translation Mount for Ø1" Optics
(Various)Ø1" Lens Tubes,
Optional SM1RRC Retaining Ring for High-Curvature Lenses (See Below)
Item #Mounts for Ø2" (Ø50.8 mm) Optics
ImperialMetric
LMR2LMR2/MFixed Lens Mount for Ø2" Optics
LM2XYLM2XY/MTranslating Lens Mount for Ø2" Optics
CXY260 mm Cage System, XY Translation Mount for Ø2" Optics
(Various)Ø2" Lens Tubes,
Optional SM2RRC Retaining Ring for High-Curvature Lenses (See Below)
Item #Adjustable Optic Mounts
ImperialMetric
LH1LH1/MAdjustable Mount for Ø0.28" (Ø7.1 mm) to Ø1.80" (Ø45.7 mm) Optics
LH2LH2/MAdjustable Mount for Ø0.77" (Ø19.6 mm) to Ø2.28" (Ø57.9 mm) Optics
VG100VG100/MAdjustable Clamp for Ø0.5" (Ø13 mm) to Ø3.5" (Ø89 mm) Optics
SCL03SCL03/MSelf-Centering Mount for Ø0.15" (Ø3.8 mm) to Ø1.77" (Ø45.0 mm) Optics
SCL04SCL04/MSelf-Centering Mount for Ø0.15" (Ø3.8 mm) to Ø3.00" (Ø76.2 mm) Optics
LH160CLH160C/MAdjustable Mount for 60 mm Cage Systems,
Ø0.50" (Ø13 mm) to Ø2.00" (Ø50.8 mm) Optics
SCL60CSCL60C/MSelf-Centering Mount for 60 mm Cage Systems,
Ø0.15" (Ø3.8 mm) to Ø1.77" (Ø45.0 mm) Optics

 

曲率が高い光学素子の取付け

当社の固定リングはマウント無しの光学素子をレンズチューブまたは光学マウント内に固定します。リングの位置固定には対応するスパナレンチを使用します。平面光学素子や曲率が低い光学素子用には黒アルマイト製の固定リングをØ5 mm~Ø101.6 mm(Ø4インチ)まで標準品としてご用意しております。曲率が高い光学素子用には、厚みのある固定リングをØ12.7 mm(Ø1/2インチ)Ø25.4 mm(Ø1インチ)Ø50.8 mm(Ø2インチ)でご用意しております。

厚みのある固定リングは非球面レンズ、短焦点距離の平凸レンズコンデンサーレンズなど、曲率が高い光学素子の取り付けに使用します。右の動画のように通常の固定リングを曲率が高い光学素子に使用した場合、スパナレンチのガイドフランジが光学素子の表面に接触し、光学素子を傷つける可能性があります。また、スパナレンチと固定リングの間に隙間ができるため、固定リングが正しく締め付けられません。厚みのある固定リングは、スパナレンチが光学素子の表面に接触することなくレンズを固定させることができます。


Posted Comments:
grayro  (posted 2019-02-17 10:39:31.08)
Hi, I am interested in using one of your positive meniscus lenses as an aplanatic meniscus in combination with an achromat to achieve a faster lens with a smaller spot size. Are your meniscus lenses matched with your achromats? I am in particular interested in a combination that would give me 100mm f.l. with a 50.8mm aperture. Richard Gray
YLohia  (posted 2019-02-22 09:24:00.0)
Hi Richard, thank you for contacting Thorlabs. Our achromats are not matched to these meniscus lenses. We will reach out to you directly to discuss your application.
nhatquang85  (posted 2018-09-14 06:26:14.1)
Is it possible to have the Ø0.5" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 50 mm, Uncoated. We would need a quantity of two. What would be the cost and delivery time? Thanks, Quang.
nbayconich  (posted 2018-09-19 11:10:46.0)
Thank you for contacting Thorlabs. We can provide this type of custom lens. I will reach out to you directly to discuss our custom capabilities.

N-BK7正メニスカスレンズ、Ø25.4 mm(Ø1インチ)

Item #aDiameterFocal
Length
DiopterbRadius of
Curvature 1
Radius of
Curvature 2
Center
Thickness
Edge
Thicknessc
Back
Focal Lengthd
Reference
Drawing
LE1234e25.4 mm100 mm+10.032.1 mm82.2 mm3.6 mm2.0 mm95.9 mmPositive Meniscus Lens Drawing
LE1156e25.4 mm125 mm+8.040.6 mm106.9 mm3.3 mm2.0 mm121.2 mm
LE1104e25.4 mm150 mm+6.749.1 mm131.6 mm3.1 mm2.0 mm146.3 mm
LE1202e25.4 mm200 mm+5.066.2 mm182.2 mm2.8 mm2.0 mm196.5 mm
LE1929e25.4 mm300 mm+3.3100.9 mm288.2 mm2.5 mm2.0 mm296.5 mm
  • 推奨固定マウント: LMR1/M
  • 焦点距離をメートル単位で表した時の逆数
  • エッジ厚は、面取り角(典型値4)の起点から内側に0.2 mmの位置で測定
  • 設計波長587.6 nmで測定
  • コーティング付きレンズの仕様は、コーティング無しレンズと同じです
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
LE1234 Support Documentation
LE1234Ø1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 100 mm, Uncoated
¥2,856
Today
LE1234-A Support Documentation
LE1234-AØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 100 mm, ARC: 350 - 700 nm
¥4,256
Today
LE1234-B Support Documentation
LE1234-BØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 100 mm, ARC: 650 - 1050 nm
¥4,256
3-5 Days
LE1234-C Support Documentation
LE1234-CØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 100 mm, ARC: 1050 - 1700 nm
¥4,714
3-5 Days
LE1156 Support Documentation
LE1156Ø1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 125 mm, Uncoated
¥2,842
3-5 Days
LE1156-A Support Documentation
LE1156-AØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 125 mm, ARC: 350 - 700 nm
¥4,221
3-5 Days
LE1156-B Support Documentation
LE1156-BØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 125 mm, ARC: 650 - 1050 nm
¥4,221
3-5 Days
LE1156-C Support Documentation
LE1156-CØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 125 mm, ARC: 1050 - 1700 nm
¥4,679
3-5 Days
LE1104 Support Documentation
LE1104Ø1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 150 mm, Uncoated
¥2,842
3-5 Days
LE1104-A Support Documentation
LE1104-AØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 150 mm, ARC: 350 - 700 nm
¥4,221
3-5 Days
LE1104-B Support Documentation
LE1104-BØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 150 mm, ARC: 650 - 1050 nm
¥4,221
3-5 Days
LE1104-C Support Documentation
LE1104-CØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 150 mm, ARC: 1050 - 1700 nm
¥4,679
3-5 Days
LE1202 Support Documentation
LE1202Ø1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 200 mm, Uncoated
¥2,813
3-5 Days
LE1202-A Support Documentation
LE1202-AØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 200 mm, ARC: 350 - 700 nm
¥4,221
3-5 Days
LE1202-B Support Documentation
LE1202-BØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 200 mm, ARC: 650 - 1050 nm
¥4,221
Today
LE1202-C Support Documentation
LE1202-CØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 200 mm, ARC: 1050 - 1700 nm
¥4,642
3-5 Days
LE1929 Support Documentation
LE1929Ø1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 300 mm, Uncoated
¥3,335
3-5 Days
LE1929-A Support Documentation
LE1929-AØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 300 mm, ARC: 350 - 700 nm
¥4,714
Today
LE1929-B Support Documentation
LE1929-BØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 300 mm, ARC: 650 - 1050 nm
¥4,714
3-5 Days
LE1929-C Support Documentation
LE1929-CØ1" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 300 mm, ARC: 1050 - 1700 nm
¥5,170
3-5 Days

N-BK7正メニスカスレンズ、Ø50.8 mm(Ø2インチ)

Item #aDiameterFocal LengthDiopterbRadius of
Curvature 1
Radius of
Curvature 2
Center
Thickness
Edge
Thicknessc
Back Focal
Lengthd
Reference
Drawing
LE1076e50.8 mm100 mm+10.030.3 mm65.8 mm9.7 mm1.1 mm88.8 mmPositive Meniscus Lens Drawing
LE1418e50.8 mm150 mm+6.747.9 mm119.3 mm7.3 mm2.7 mm141.7 mm
LE1015e50.8 mm200 mm+5.065.2 mm171.6 mm6.2 mm2.9 mm192.9 mm
LE1613e50.8 mm250 mm+4.082.5 mm224.7 mm5.5 mm2.9 mm243.5 mm
LE1985e50.8 mm300 mm+3.3100.1 mm279.1 mm5.1 mm3.0 mm293.8 mm
  • 推奨固定マウント: LMR2/M
  • 焦点距離をメートル単位で表した時の逆数
  • エッジ厚は、面取り角(典型値4)の起点から内側に0.2 mmの位置で測定
  • 設計波長587.6 nmで測定
  • コーティング付きレンズの仕様は、コーティング無しレンズと同じです
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
LE1076 Support Documentation
LE1076Ø2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 100 mm, Uncoated
¥5,452
3-5 Days
LE1076-A Support Documentation
LE1076-AØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 100 mm, ARC: 350 - 700 nm
¥6,822
Today
LE1076-B Support Documentation
LE1076-BØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 100 mm, ARC: 650 - 1050 nm
¥6,822
3-5 Days
LE1076-C Support Documentation
LE1076-CØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 100 mm, ARC: 1050 - 1700 nm
¥7,280
3-5 Days
LE1418 Support Documentation
LE1418Ø2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 150 mm, Uncoated
¥5,593
3-5 Days
LE1418-A Support Documentation
LE1418-AØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 150 mm, ARC: 350 - 700 nm
¥6,963
3-5 Days
LE1418-B Support Documentation
LE1418-BØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 150 mm, ARC: 650 - 1050 nm
¥6,963
3-5 Days
LE1418-C Support Documentation
LE1418-CØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 150 mm, ARC: 1050 - 1700 nm
¥7,420
3-5 Days
LE1015 Support Documentation
LE1015Ø2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 200 mm, Uncoated
¥6,331
3-5 Days
LE1015-A Support Documentation
LE1015-AØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 200 mm, ARC: 350 - 700 nm
¥7,736
3-5 Days
LE1015-B Support Documentation
LE1015-BØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 200 mm, ARC: 650 - 1050 nm
¥7,736
3-5 Days
LE1015-C Support Documentation
LE1015-CØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 200 mm, ARC: 1050 - 1700 nm
¥8,195
3-5 Days
LE1613 Support Documentation
LE1613Ø2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 250 mm, Uncoated
¥5,944
3-5 Days
LE1613-A Support Documentation
LE1613-AØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 250 mm, ARC: 350 - 700 nm
¥7,315
3-5 Days
LE1613-B Support Documentation
LE1613-BØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 250 mm, ARC: 650 - 1050 nm
¥7,315
3-5 Days
LE1613-C Support Documentation
LE1613-CØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 250 mm, ARC: 1050 - 1700 nm
¥7,773
3-5 Days
LE1985 Support Documentation
LE1985Ø2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 300 mm, Uncoated
¥5,030
3-5 Days
LE1985-A Support Documentation
LE1985-AØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 300 mm, ARC: 350 - 700 nm
¥6,436
Today
LE1985-B Support Documentation
LE1985-BØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 300 mm, ARC: 650 - 1050 nm
¥6,436
Today
LE1985-C Support Documentation
LE1985-CØ2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 300 mm, ARC: 1050 - 1700 nm
¥6,859
3-5 Days
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