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固定倍率ビームエキスパンダ、中赤外域用


  • 2X, 5X, or 10X Beam Expansion
  • Sliding Lens Design for Collimation Adjustment
  • ZnSe Optics Ideal for CO2 and QCL Laser Applications
  • AR Coated for 7 - 12 μm

Output

Input

GBE02-E3

2X Magnification

GBE10-E3

10X Magnification

Application Idea

The GBE05-E3 Mounted in a KM200 Kinematic Mount using the SM2A21 Adapter

Related Items


Please Wait
5X MidIR Beam Expander
Click for Details

倍率5倍のビームエキスパンダ:
出射部はM43 x 0.5ネジ付き 
2X MidIR Beam Expander
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倍率2倍のビームエキスパンダ:
出射部はSM1ネジ付き
10X MidIR Beam Expander
Click for Details

倍率10倍のビームエキスパンダ:出射部はM43 x 0.5ネジ付き 

特長

  • 2倍、5倍、10倍にビームを拡大
  • 光学素子の材料:セレン化亜鉛(ZnSe)
  • 7~12 μm用広帯域ARコーティング付き
  • ビームのウォークオフ(変位)を最小に抑えるスライド式レンズコリメート調整
  • 筐体の長さは固定式で、エンド部分は非回転
  • コリメート調整リングはロック可能
  • ネジ付きの開口部により光学システムに簡単に組み込み
  • カスタム仕様の広帯域コーティングならびにVコーティング付きでもご提供可能(当社までお問い合わせください) 

当社の中赤外域用ビームエキスパンダは、コリメートビーム径を2倍、5倍、10倍に拡大、または1/2、1/5、1/10に縮小できます。これらのガリレイ式ビームエキスパンダは収差の少ないエアスペース型設計で、波面誤差はλ/4未満に抑えられています(つまり回折限界性能)。また、拡大されたビームのM2値へはほとんど影響を及ぼしません。拡大されたビームは回折限界でビームウェストに集光できるため、光学系では高パワー密度の焦点を得られることができます。 

ビームエキスパンダのレンズは 7~12 μmのスペクトル域用に最適化された広帯域ARコーティング付きとなっており、空気とガラスの界面における反射を最小限に抑えています。光学素子はセレン化亜鉛製です。この光学材料は可視領域の赤色光から中赤外光まで幅広い透過帯を有しているので、こちらのビームエキスパンダは10.6 μmで動作するCO2レーザの用途や、当社の量子カスケードレーザなどの赤外光源に適しています。 コーティング性能については「仕様」タブや「AR コーティング」タブをご覧ください。特定の波長域用に最適化されたカスタム仕様の広帯域コーティングまたはVコーティングのお見積りについては当社までお問い合わせください。

スライド式のレンズ設計により、レンズ調整時のビームのウォークオフ(変位)を最小限に抑えながら、コリメートの調整が可能になります。右側の写真内に見える赤いリングは、出射ビームのコリメート調整に使用します。コリメートできたら、1.3 mmボール(六角)ドライバまたは六角レンチ(いずれも付属しておりません)で固定ネジを締めて位置固定します。

取付けオプション
これらのガリレイ式ビームエキスパンダの入出力部にはネジが切られているため、ビームエキスパンダの光軸に沿って簡単にレンズやフィルタを追加装着することができます。ビームエキスパンダの入射部にはSM05内ネジとSM1外ネジが付いており、当社のレンズチューブほか、光学部品が簡単に取り付けられます。 倍率2倍のビームエキスパンダの出射部にはSM1外ネジが付いています。5倍、10倍ビームエキスパンダの出射部にはM43 x 0.5の外ネジが付いており、アダプタSM2A30を使用してSM2ネジ付き部品を組み込むことができます。 すべての筐体の取付け面ならびにネジ付きのエンド部分は、コリメート調整リングを回しても回転しない設計になっています。そのため、取り付けている光学素子に影響を及ぼすことなく、またポインティングの安定性を保ちながら広がり角の調整が可能となります。 

2倍、5倍、10倍ビームエキスパンダのバレル部分の外径は当社のØ25 mm~Ø25.4 mm(Ø1インチ)のレンズチューブと同じØ30.5 mmです。下記にはこれらのビームエキスパンダを光学ポスト、ケージシステム、あるいはキネマティックマウントに取り付け可能にする様々なアダプタをご用意しております。 当社では、入射部分をM30 x 1.0ネジ規格の部品に対応させるためのアダプタSM1A52もご用意しております。

当社では、こちらのビームエキスパンダ以外にも、広帯域用途向けのアクロマティック設計の固定倍率ビームエキスパンダUV溶融石英(UVFS)製の固定倍率ビームエキスパンダ可変ズーム式ビームエキスパンダ反射型ビームエキスパンダなど数多くの種類を取り揃えています。当社のビームエキスパンダのラインナップについては「ビームエキスパンダ」のタブをご覧ください。 

セレン化亜鉛(ZnSe)製光学素子の取扱いについて
ビームエキスパンダに内蔵の光学素子は危険物質でもあるセレン化亜鉛製です。レンズを取り扱う際には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。ZnSeの製品安全データシート(MSDS)はPDF形式でこちらからダウンロードできます。

使用済みのセレン化亜鉛(ZnSe)レンズは当社で適切に廃棄いたします。廃棄をご希望の場合は、当社までご連絡ください。

Item # PrefixGBE02GBE05GBE10
Expansion2X5X10X
Max Input Beam Diametera9.5 mm6.7 mm3.5 mm
Diffraction-Limited Input Beam Diametera,b9.5 mm5.0 mm3.5 mm
Input ThreadInternal: SM05 (0.535"-40)
External: SM1 (1.035"-40)
Output ThreadExternal SM1 (1.035"-40)External M43 x 0.5c
Typical Total Transmission94%
Surface Quality80-50 Scratch-Dig
Housing Dimensions
Input Housing Diameter30.5 mm (1.20")d
Output Housing Diameter30.5 mm (1.20")d45.0 mm (1.77")
Housing Length52.0 mm (2.05")85.5 mm (3.37")135.0 mm (5.31")
Mounting OptionseSM1RC(/M), SM1TC, CP36, SM2A21SM1RC(/M), SM1TC, CP36, SM2A21, SM2A30
  • コリメート光の場合
  • 出力光の波面収差(WFE)のPeak-to-Valley値が、λ/4未満となるときの最大入射ビーム径
  • ネジアダプタSM2A30を使用してこれらのビームエキスパンダをSM2ネジ付きレンズチューブ60 mmケージシステムに組み込むことができます。
  • このビームエキスパンダの外径は、当社のSM1ネジ付きレンズチューブの外径と等しくなっています。お勧めの取付オプションについては下の表をご覧ください。
  • 下記をご参照ください。ビームエキスパンダは当社のネジアダプタをご使用になることにより様々なネジ付き部品に組み込むこともできます。
AR Coating Specifications
Item # Suffix-E3
AR Coating Range 7 - 12 μm
Average Reflectance per SurfaceaRavg < 1.0%
Absolute Reflectance per SurfaceaRabs < 2.0%
Damage Thresholdb5 J/cm2 (10.6 µm, 100 ns, 1 Hz, Ø0.478 mm)
  • ビームエキスパンダの各面には2つのコーティング付き光学素子が取り付けられているため、合計で4つのコーティング面があることになります。
  • ビームエキスパンダが対応可能な最大出力はARコーティングの損傷閾値により制限されています。

下のグラフは当社の中赤外域用ガリレイ式ビームエキスパンダに組み込まれたレンズ両面のARコーティングの面当たりの反射率特性を表しています。ビームエキスパンダの各面には2つのコーティング付き光学素子が取り付けられているため、合計で4つのコーティング面があることになります。青色の網掛け部分は-E3コーティングの波長範囲を示しています。下の表はコーティングの仕様値です。 

Triplet Collimator Coating Reflectance
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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コーティングの波長範囲を示しています。この範囲外での性能は保証されていません。
Antireflection Coating
Item # SuffixWavelength RangeReflectance per Surface
-E37 - 12 μmRavg < 1.0%
Rabs < 2.0%

Optical Coatings and Substrates
Damage Threshold Specifications
Item # SuffixDamage Threshold
-E35 J/cm2 (10.6 µm, 100 ns, 1 Hz, Ø0.478 mm)

当社の中赤外域用ガリレイ式ビームエキスパンダの損傷閾値

右の仕様は当社のアクロマティック設計ガリレイ式ビームエキスパンダの測定値です。これはARコーティングの損傷閾値で、ARコーティングがビームエキスパンダが対応可能な最大出力を制限します。ビームサイズを縮小するためにこれらの製品を使用する場合、出射開口部での出力はこの損傷閾値を超えることがないようご留意ください。

 

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。

ESK22 SmartPack Packaging
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Old Beam Expander Packaging
ESK22 SmartPack Packaging
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New Beam Expander Packaging

Smart Pack Goals

  • Reduce Weight of Packaging
  • Increase Usage of Recyclable Materials
  • Improve Packing Integrity
  • Decrease Shipping Costs

Thorlabs' Smart Pack Initiative is aimed at minimizing waste while providing adequate protection for our products. By eliminating any unnecessary packaging, implementing design changes, and utilizing eco-friendly materials, this initiative seeks to reduce the environmental impact of our product packaging.

The new fixed magnification beam expanders packaging is made from over 60% recycled paper products and weighs
25.44 g less than the old packaging. The transition from foam and non-recycled paper to recycled paper products results in a 68.05% reduction in the amount of CO2 produced per kg of packing materials. All products on this page have transitioned, or are in the process of transitioning to recycled paper.

As we move through our product line, we will indicate re-engineered, eco-friendly packaging with our Smart Pack logo, which can be seen in the image to the right.


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当社では、多様なニーズに合わせて、各種ビームエキスパンダをご用意しています。下の表は、当社のビームエキスパンダを比較したものです。用途に合わせたビームエキスパンダの選択については、当社までお問い合わせください。 

Beam Expander DescriptionFixed Magnification
Laser Line,
Sliding Lens
Fixed Magnification
Achromatic,
Sliding Lens
Fixed Magnification
Mid-Infrared,
Sliding Lens
Variable Magnification
Rotating Lens
Variable Magnification
Sliding Lens
Reflective Beam Expander
Fixed Magnification
Expansions Available2X, 3X, 5X, 10X, 20Xa2X, 3X, 5X, 10X, 15X, 20X2X, 5X, 10X2 - 5X
5 - 10X
0.5 - 2X2X, 4X, 6X
AR Coating
Range(s) Available
240 - 360 nm (-UVB)
248 - 287 nm (-266)
325 - 380 nm (-355)
488 - 580 nm (-532)
960 - 1064 nm (-1064)
400 - 650 nm (-A)
650 - 1050 nm (-B)
1050 - 1650 nm (-C)
7 - 12 μm (-E3)400 - 650 nm (-A)
650 - 1050 nm (-B)
1050 - 1620 nm (-C)
400 - 650 nm (-A)
650 - 1050 nm (-B)
N/A
Mirror Coating
(Range)
N/AProtected Silver
(450 nm - 20 μm)
Reflectance
(per Surface)
Ravg < 0.2%
(RMax < 1.5% for -UVB)
RMax < 0.5%Ravg < 1.0%Ravg < 0.5%Ravg < 0.5%Ravg > 96%
Max Input Beam
Diameter
2X: 8.5 mm
3X: 9.0 mm
5X: 4.3 mm
10X: 2.8 mm
20X: 2.0 mm
2X: 8.5 mm
3X: 9.0 mm
5X: 5.0 mm
10X: 3.0 mm
15X: 2.5 mm
20X: 2.0 mm
2X: 9.5 mm
5X: 6.7 mm
10X: 3.5 mm
2X to 5X: 4.0 mm
5X to 10X: 2.3 mm
0.5X: 6.0 mm
to
2X: 3.0 mm
3 mm
Wavefront Error<λ 4 (Peak to Valley)<λ 4<λ/10b (RMS)
Surface Quality10-5 Scratch-Dig20-10 Scratch-Dig80-50 Scratch-Dig20-10 Scratch-Dig40-20 Scratch-Dig
  • 倍率20倍のビームエキスパンダは355 nm、532 nm、1064 nm用Vコーティング付き3種類のみでご用意しております。
  • 倍率2倍ではØ1.5 mmの入射ビーム、4倍ではØ1.0 mmの入射ビーム、6倍ではØ0.5 mmの入射ビームに対する値 

中赤外域用ビームエキスパンダ、広帯域ARコーティング付き、7~12 µm 

Item #ExpansionMax Input
Beam Diameter
Diffraction-Limited Input
Beam Diametera
Input ThreadOutput Thread
(External)
AR Coating
Reflectance
Typical
Transmission
Damage
Thresholdb
GBE02-E32X9.5 mm9.5 mmInternal: SM05
External: SM1
SM1Ravg < 1.0%
Rabs < 2.0%
for 7 - 12 μm
94%5 J/cm2
(10.6 µm, 100 ns, 1 Hz, Ø0.478 mm)
GBE05-E35X6.7 mm5.0 mmM43 x 0.5c
GBE10-E310X3.5 mm3.5 mm
  • 出力光の波面収差(WFE)のPeak-to-Valley値がλ/4未満となるときの最大入射ビーム径
  • これはARコーティングの損傷閾値です。ARコーティングにより、ビームエキスパンダの対応可能な最大出力が制限されます。ビームサイズを縮小するためにこれらの製品を使用する場合、出射開口部での出力はこの損傷閾値を超えることがないようご留意ください。
  • ネジアダプタSM2A30を使用してビームエキスパンダをSM2ネジ付きレンズチューブ60 mmケージシステム部品に組み込むことができます。
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
GBE02-E3 Support Documentation
GBE02-E32X Mid-IR Galilean Beam Expander, AR Coated: 7 - 12 µm
¥91,025
3-5 Days
GBE05-E3 Support Documentation
GBE05-E35X Mid-IR Galilean Beam Expander, AR Coated: 7 - 12 µm
¥114,472
Lead Time
GBE10-E3 Support Documentation
GBE10-E310X Mid-IR Galilean Beam Expander, AR Coated: 7 - 12 µm
¥118,608
3-5 Days

取付用アクセサリ 

中赤外域用ビームエキスパンダの取り付けについては下表をご参照ください。ネジアダプタのラインナップについては、当社のネジ付きアダプタのセレクションガイドをご覧ください。

Item #SM1RC(/M)SM1TCCP36SM2A21SM2A30
Photo
(Click to Enlarge)
SM1RCSM1TCCP36SM2A21SM2A30
ApplicationSlip Ring for Post MountingClamp for Post Mounting30 mm Cage Mount for Ø1.2" HousingMount Beam Expander in Ø2" or
SM2-Threaded Optic Mounts
Integrate Beam Expander with
SM2-Threaded Components
Compatible MidIR Beam Expanders (Item # Prefix)GBE02
GBE05
GBE10
GBE02
GBE05
GBE10
GBE02
GBE05a
GBE10a
GBE02
GBE05
GBE10
GBE05
GBE10
Internal Bore /
Threads
Ø1.2" BoreØ1.2" BoreØ1.2" BoreØ1.2" BoreM43 x 0.5 Threads
External Threads / Outer Diameter---SM2 Threads and
Ø2" Smooth Surface
SM2 Threads
Mounting Holes8-32 (M4) Tap#8 (M4) CounterboreCompatible with
30 mm Cage Systems
--
  • 上記のビームエキスパンダの出力部は、30 mmケージシステムの内部に収めることはできません。ケージシステムの終端部分には、CP12を使用して取り付けることができます。その場合ケージ内に収められるのは、Ø30 mmまでとなります。ビームエキスパンダ全体をケージシステム内に収める必要がある場合は、ケージプレートLCP09にアダプタSM2A21を取り付けると60 mm ケージシステムに組み込むことができます。
+1 数量 資料 型番 - インチ規格 定価(税抜) 出荷予定日
SM1RC Support Documentation
SM1RCSM1レンズチューブおよびCマウントエクステンションチューブ用スリップリング、#8-32タップ穴(インチ規格)
¥3,263
Today
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
SM1TC Support Documentation
SM1TCSM1レンズチューブおよびCマウントエクステンションチューブ用クランプ
¥5,944
Today
CP36 Support Documentation
CP3630 mmケージプレート、SM1およびCマウントレンズチューブ用Ø30.5 mm(Ø1.2インチ)内孔(2重穴構造)付き
¥2,869
3-5 Days
SM2A21 Support Documentation
SM2A21外径Ø50.8 mm(Ø2インチ)取付けアダプタ、SM2外ネジ&Ø30.5 mm(Ø1.20インチ)内孔付き
¥6,366
Today
SM2A30 Support Documentation
SM2A30M43x0.5内ネジ&SM2外ネジ付きアダプタ
¥2,153
Today
+1 数量 資料 型番 - ミリ規格 定価(税抜) 出荷予定日
SM1RC/M Support Documentation
SM1RC/MSM1レンズチューブおよびCマウントエクステンションチューブ用スリップリング、M4タップ穴(ミリ規格)
¥3,263
Today
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