Products Homeテクスチャー広帯域反射防止ウィンドウ、UV溶融石英(UVFS)製
- Antireflective Performance Provided by Subwavelength
Surface Structures - 230 - 450 nm or 400 - 1100 nm Wavelength Range
- <0.25% Average Reflectance Over Wavelength Range
- Ideal for Applications Requiring Long-Term Beam Stability
Lower Reflectance Over a Broad Wavelength Range*
Higher Laser Damage Threshold*
Lower Angular Sensitivity*
*When Compared to Thorlabs' -UV, -A, -AB, and -B
Broadband Antireflective (BBAR) Coatings
W4101TUM
Ø1", 1.0 mm Thick,
2 AR Textured Sides,
230 - 450 nm,
Mounted
For a detailed comparison between the TU and T1 surfaces and Thorlabs' AR coatings, see the Comparison tab.
W40530T1
Ø1/2", 3.0 mm Thick,
2 AR Textured Sides, 400 - 1100 nm
W4105FT1
Ø1", 5.0 mm Thick,
1 AR Textured Side,
400 - 1100 nm
W40530T1M
Ø1/2", 3.0 mm Thick,
2 AR Textured Sides,
400 - 1100 nm,
Mounted
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| Key Specificationsa | ||
|---|---|---|
| Item # Suffix | TU | T1 |
| Wavelength Range | 230 - 450 nm | 400 - 1100 nm |
| Damage Thresholdb | > 30 J/cm2 at 355 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.22 mm | > 30 J/cm2 at 532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.4 mm |
| Reflectance Over Wavelength Rangec | Ravg < 0.25% | |
| Transmission Over Wavelength Ranged | Tabs ≥ 98% | |
| Reflectance Data (Click for Graph) |  Raw Data |  Raw Data |
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Figure 1.1 ナノ構造のウィンドウ表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で上から見た画像
特長
- Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)、Ø25.4 mm(Ø1インチ)、Ø38.1 mm(Ø1.5インチ)のウィンドウをご用意
- 片面または両面に反射防止(AR)のテクスチャー加工
- 230～450 nmまたは400～1100 nmの波長範囲に対応する反射防止(AR)面
- 反射防止面1面あたりの平均反射率： 0.25%以下
- 両面がテクスチャー加工されたウィンドウの透過率：98%以上
- マウント無しとマウント付き製品をご用意
- ビームの長期安定性を必要とする紫外(UV)、可視(VIS)、近赤外(NIR)域の用途に適した製品
- ハイパワーレーザによる損傷に対する高い耐性
テクスチャー反射防止(AR)ウィンドウは、ナノ表面構造を有する高性能なUV溶融石英(UVFS)製のウィンドウで、透過率は仕様の波長範囲にわたり98%以上です。このテクスチャーウィンドウは230～450 nm(UV域)と400～1100 nm(可視～近赤外域)の2種類の波長範囲でご用意しています。基板の表面に薄膜を蒸着するARコーティングに対して、これらのテクスチャーウィンドウはバルクの基板から材料の一部を除去する方法で作成されています。この方法は、サブ波長の構造を作製するために最適化された独自の製造プロセスです。ウィンドウ表面にテクスチャー加工を施すことで、広い波長範囲にわたり反射光を抑制する実行屈折率を有する層が形成されます。構造化されたウィンドウ表面の走査型電子顕微鏡(SEM)によるイメージを、Figure 1.1でご覧いただけます。
構造化表面を含むことで、これらのテクスチャーウインドウは、薄膜コーティングよりも広い波長範囲と入射角で低反射率(1表面あたり0.25%未満)を実現します。さらに、構造化表面は光学部品の一部であるため、広帯域反射防止(BBAR)コーティングと比較して、レーザの損傷閾値が大幅に高くなります(> 30 J/cm2)。その結果、このテクスチャーウインドウは動作中にダメージを受けにくく、長期にわたって安定した性能を発揮するため、ビームの長期安定性を必要とする用途に適しています。 TUおよびT1テクスチャー表面とBBARコーティングの詳細な比較については「比較」タブを、当社のテクスチャーウィンドウの技術と性能の詳細については右上のApp Highlightをご覧ください。
230～450 nm向けに設計されたウィンドウは、厚さ1.0 mm、直径Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)とØ25.4 mm(Ø1インチ)でご用意しています。400～1100 nm用の直径Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)ウィンドウは厚さ1.0 mmまたは3.0 mm、Ø25.4 mm(Ø1インチ)ウィンドウは厚さ1.0 mmまたは5.0 mm、Ø38.1 mm(Ø1.5インチ)ウィンドウは厚さ4.0 mmでご用意しています。両面がテクスチャー加工されているウィンドウはマウント付きとマウント無し、片面にテクスチャー加工されているウィンドウについては、マウント無し製品のみをご用意しています。カスタム品については当社までお問い合わせください。
| Flat Window Selection Guide | |
|---|---|
| Wavelength Range | Substrate Material |
| 180 nm - 8.0 μm | Calcium Fluoride (CaF2) |
| 185 nm - 2.1 μm | UV Fused Silica |
| 200 nm - 5.0 μm | Sapphire |
| 200 nm - 6.0 μm | Magnesium Fluoride (MgF2) |
| 220 nm to >50 µm | CVD Diamond Windows |
| 230 nm - 1.1 µm | UV Fused Silica, Textured Antireflective Surface |
| 250 nm - 1.6 µm | UV Fused Silica, for 45° AOI |
| 250 nm - 26 µm | Potassium Bromide (KBr) |
| 300 nm - 3.0 µm | Infrasil® |
| 350 nm - 2.0 μm | N-BK7 |
| 600 nm - 16 µm | Zinc Selenide (ZnSe) |
| 1.0 - 1.7 µm | Infrasil®, Textured Antireflective Surface |
| 1.2 - 8.0 μm | Silicon (Si) |
| 1.9 - 16 μm | Germanium (Ge) |
| 2.0 - 5.0 μm | Barium Fluoride (BaF2) |
| V-Coated Laser Windows | |
当社では、1000～1700 nmの波長域において同様の性能が得られるInfrasil®†(光学石英)製のテクスチャーウィンドウもご用意しております。また、多種多様な種類のレーザや産業用途向けに、様々な基板材料から加工された高精度ウィンドウもラインナップしています。そのほか、一般的なレーザ波長用にAR Vコーティングしたレーザーウィンドウ やウェッジ付きレーザーウィンドウ、さらにp偏光の反射を除去するブリュースターウィンドウなどもご用意しています。
取付例
反射防止(AR)面のナノ構造部分に取付部や固定リングが接触するとダメージを与える可能性があり、局所的に性能が低下する恐れがあります。接触する面を最小限に抑えるために、ウィンドウを LMR05/MやLMR1/MなどのSM05またはSM1ネジ付きマウントに低応力固定リングSSM05LTRRまたはSM1LTRRを用いて取り付けることをお勧めいたします。 また、両面がテクスチャー加工のØ12.7 mm(Ø1/2インチ)とØ25.4 mm(Ø1インチ)ウィンドウは、それぞれSM05またはSM1ネジマウント付きでもご用意しています。カスタム品については当社までお問い合わせください。
取扱い上の注意およびクリーニング
当社のテクスチャーウィンドウは、水分、指紋、エアロゾルのほか、ほんの少しの研磨性材料に接触しただけで汚染されたり損傷したりする場合があります。 手指の油がテクスチャー表面に付着するのを防ぐため、ラテックス製手袋または同様の保護カバーを着用してください。マウント無しのウィンドウについては必要時のみ取り扱うようにし、常にピンセットTZ2またはTZ3で側面だけを保持するようにしてください。
レンズの表面が汚れた場合は、以下の方法でクリーニングしてください。
- クリーンエアまたは窒素で埃を吹き飛ばす。
- イソプロピルアルコールなどの溶剤で汚れを洗い流し、クリーンエアまたは窒素を吹きかけて乾燥させる。
- 塩基性水溶液(水酸化アンモニウムと過酸化水素の混合液)、もしくは酸性溶液(塩化水素と過酸化水素の混合液)に浸し、イソプロピルアルコールで洗い流し、クリーンエアまたは窒素を吹きかけて乾燥させる(マウント無しウィンドウのみ)。
一般的なクリーニング方法では、さらに汚染することになるため避けてください。化学洗浄による方法は危険な場合があるため、適切な設備を使用し、かつ安全対策を講じて行ってください。
†Infrasilは、Heraeus Quarzglas社の登録商標です。
テクスチャー広帯域反射防止ウィンドウ、UV溶融石英(UVFS)製
| Unmounted Item # | W4051TU | W4101TU | W40510T1 | W40530T1 | W41010T1 | W41050T1 | VPW42T1 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mounted Item # | W4051TUM | W4101TUM | W40510T1M | W40530T1M | W41010T1M | W41050T1M | - |
| Wavelength Range | 230 nm - 450 nm | 400 nm - 1100 nm | |||||
| Diametera | 1/2" (12.7 mm) | 1" (25.4 mm) | 1/2" (12.7 mm) | 1" (25.4 mm) | 1.5" (38.1 mm) | ||
| Diameter Tolerancea | +0.0 / -0.2 mm | ||||||
| Thicknessa | 1.0 mm | 3.0 mm | 1.0 mm | 5.0 mm | 4.0 mm | ||
| Thickness Tolerancea | ±0.1 mm | ±0.3 mm | ±0.1 mm | ±0.3 mm | ±0.2 mm | ||
| Clear Aperture | ≥Ø10.16 mm | ≥Ø21.59 mm | ≥Ø10.16 mm | ≥Ø21.59 mm | ≥Ø32.0 mm | ||
| Parallelism | <3 arcmin | < 5 arcsec | |||||
| Surface Quality | 10-5 Scratch-Dig | 20-10 Scratch-Dig | |||||
| Transmitted Wavefront Error | < λ/10 at 633 nm | < λ/8 at 633 nm | |||||
| Substrate Material | UV Fused Silicab | ||||||
| Damage Threshold | > 30 J/cm2 at 355 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.22 mm | > 30 J/cm2 at 532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.4 mm | |||||
| Reflectance Over Wavelength Rangec (Click for Plot) | Ravg < 0.25% | Ravg < 0.25% | |||||
| Transmission Over Wavelength Ranged | Tabs ≥ 98% over Wavelength Range | ||||||
| Transmission Data (Click for Plot) |  Raw Data |  Raw Data |  Raw Data | Raw Data |  Raw Data |  Raw Data | |
片面テクスチャー広帯域反射防止ウィンドウ、UV溶融石英(UVFS)製
| Item # | W4051FT1 | W4053FT1 | W4101FT1 | W4105FT1 |
|---|---|---|---|---|
| Wavelength Range | 400 - 1100 nm | |||
| Diameter | Ø1/2" (12.7 mm) | Ø1" (25.4 mm) | ||
| Diameter Tolerance | +0.0 / -0.2 mm | |||
| Thickness | 1.0 mm | 3.0 mm | 1.0 mm | 5.0 mm |
| Thickness Tolerance | ±0.1 mm | ±0.3 mm | ±0.1 mm | ±0.3 mm |
| Clear Aperture | ≥Ø10.16 mm | ≥Ø21.59 mm | ||
| Parallelism | < 3 arcmin | |||
| Surface Quality | 10-5 Scratch-Dig | |||
| Transmitted Wavefont Error | < λ/10 at 633 nm | |||
| Substrate Material | UV Fused Silicaa | |||
| Damage Threshold | > 30 J/cm2 at 532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.4 mm | |||
| Reflectance Over Wavelength Rangeb (Click for Plot) | Ravg < 0.25% | |||
| Transmission Data (Click for Plot) |  Raw Data |  Raw Data | Raw Data |  Raw Data |
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Figure 3.2 TUおよびT1の表面の優れた反射防止性能は目視で確認できます。この写真では、厚さ1.0 mmのUV溶融石英(UVFS)ウィンドウ4枚を、天井の蛍光灯で照明しています。4枚の光学素子のうち、コーティング無しおよびAコーティング付きのウィンドウ表面からは反射を見ることができます。Bコーティング付きウィンドウは、650 nm以下の可視(VIS)波長用ではないため、ここには含まれていません。
| Table 3.1 Specifications | ||
|---|---|---|
| Coating or Surface Designation (Item # Suffix) | Wavelength Range | Reflectance (Average)a |
| TU | 230 - 450 nm | <0.25% |
| -UV | 245 - 400 nm | <0.5% |
| -A | 350 - 700 nm | <0.5% |
| T1 | 400 - 1100 nm | <0.25% |
| -AB | 400 - 1100 nm | <1.0% |
| -B | 650 - 1050 nm | <0.5% |
表面がTUまたはT1のテクスチャー加工されたUV溶融石英(UVFS)ウィンドウは、230 nm～450 nm、または400 nm～1100 nmの広い波長範囲において反射防止性能があります。 Figure 3.3～3.6では、TUおよびT1のテクスチャー表面反射性能と245～400 nm (-UV)、350～700 nm (-A)、400～1100 nm (-AB)、650～1050 nm (-B)の各広帯域反射防止(BBAR)コーティングの反射性能の比較を示しています。
TUおよびT1の表面とBBARコーティング面の平均反射率仕様についてはTable 3.1をご覧ください。どちらの面も、入射角0°～30°、開口数(NA) 0.5までの範囲で優れた性能を発揮します。
反射率
各グラフはTUまたはT1テクスチャー表面の反射率と、当社のBBARコーティングのうちの1種類の反射率を示しています。
Click to EnlargeFigure 3.4 当社の-A BBARコーティングとT1テクスチャー表面の反射率の比較。青色の矢印は-A BBARコーティングの仕様波長範囲(350～700 nm)を示しています。赤色の矢印はT1表面の波長範囲を示しています。
Click to EnlargeFigure 3.3 当社の-UV BBARコーティングとTUテクスチャー表面の反射率の比較。青色の矢印は-UV BBARコーティングの仕様波長範囲(245～400 nm)を示しています。赤色の矢印はTU表面の波長範囲を示しています。
Click to EnlargeFigure 3.6 当社の-B BBARコーティングとT1テクスチャー表面の反射率の比較。青色の矢印は-B BBARコーティングの仕様波長範囲(650～1050 nm)を示しています。赤色の矢印はT1表面の波長範囲を示しています。
Click to EnlargeFigure 3.5 当社の-AB 広帯域BBARコーティングとT1テクスチャー表面の反射率の比較。-ABコーティングとT1表面の波長範囲はどちらも400～ 1100 nmで、黒い矢印で示しています。
入射角(AOI)と偏光
各グラフは、厚さ1.0 mmのUV溶融石英(UVFS)ウィンドウにTUテクスチャー加工(W4101TU)、-UVコーティング(WG41010-UV)、T1テクスチャー加工(W41010T1)、-Aコーティング(WG41010-A)、-Bコーティング(WG41010-B)を施し、それぞれの複数の入射角におけるs偏光およびp偏光の反射率を示しています。TUおよびT1表面は角度に対する感度が低いため、s偏光と p偏光の反射率は共に広い角度範囲にわたって比較的低いことが予想されます。これに対して-UV、-A、-Bコーティングの場合は、s偏光の反射率は入射角が大きくなると急激に大きくなり、p偏光の反射率は増加する前にわずかに減少することが予想されます。青色の網掛け領域はテクスチャー面およびコーティング面の仕様波長範囲を示しています。
| Table 4.1 Damage Threshold Specifications | |
|---|---|
| Item # Suffix | Damage Threshold |
| TU | >30 J/cm2 at 355 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.22 mm |
| T1 | >30 J/cm2 at 532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.4 mm |
当社のテクスチャー反射防止ウィンドウの損傷閾値データ
Table 4.1の仕様は、TUまたはT1テクスチャー表面のUV溶融石英(UVFS)ウィンドウの測定値です。
レーザ誘起損傷に対する高い耐性を実証するために、テクスチャーウィンドウW4101TUおよびW41010T1に対して、それぞれ355 nmと532 nmにおいて、最大エネルギーフルエンス54 J/cm2と 50 J/cm2までのLIDT試験を実施しました。露光に対して損傷した箇所の数がFigure 4.2と4.3のヒストグラムに赤色で表示されていますが、TUテクスチャーウィンドウについては38 J/cm2、T1テクスチャーウィンドウについては48 J/cm2のエネルギーフルエンスに曝されるまでは、損傷箇所が観察されていません。LIDTの試験方法についての詳細は、下記の「レーザによる損傷閾値について」の中の「テスト方法」をご覧ください。
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Figure 4.2 テクスチャーウィンドウ W4101TUのLIDT試験結果のヒストグラム。測定用ビームのパラメータ：355 nm、10 ns、10 Hz、Ø0.22 mm
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Figure 4.3 テクスチャーウィンドウW41010T1のLIDT試験における露光に対するヒストグラム。測定用ビームのパラメータ：532 nm、10 ns、10 Hz、Ø0.4 mm
| Table 4.4 Laser Induced Damage Threshold Data | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| W4101TU LIDT Testing Dataa | W41010T1 LIDT Testing Datab | ||||||
| Fluence | # of Tested Locations | Locations with Damage | Locations Without Damage | Fluence | # of Tested Locations | Locations with Damage | Locations Without Damage |
| 1 J/cm2 | 10 | 0 | 10 | 10 J/cm2 | 10 | 0 | 10 |
| 11 J/cm2 | 10 | 0 | 10 | 20 J/cm2 | 10 | 0 | 10 |
| 22 J/cm2 | 10 | 0 | 10 | 30 J/cm2 | 10 | 0 | 10 |
| 30 J/cm2 | 10 | 0 | 10 | 40 J/cm2 | 10 | 0 | 10 |
| 38 J/cm2 | 10 | 1 | 9 | 44 J/cm2 | 10 | 0 | 10 |
| 44 J/cm2 | 10 | 3 | 7 | 46 J/cm2 | 10 | 0 | 10 |
| 49 J/cm2 | 10 | 5 | 5 | 48 J/cm2 | 10 | 1 | 9 |
| 54 J/cm2 | 10 | 10 | 0 | 50 J/cm2 | 10 | 3 | 7 |
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。
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。
| Example Test Data | |||
|---|---|---|---|
| Fluence | # of Tested Locations | Locations with Damage | Locations Without Damage |
| 1.50 J/cm2 | 10 | 0 | 10 |
| 1.75 J/cm2 | 10 | 0 | 10 |
| 2.00 J/cm2 | 10 | 0 | 10 |
| 2.25 J/cm2 | 10 | 1 | 9 |
| 3.00 J/cm2 | 10 | 1 | 9 |
| 5.00 J/cm2 | 10 | 9 | 1 |
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。
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。
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。
- レーザの波長
- ビーム径(1/e2)
- 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)
- 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)。
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 Duration | t < 10-9 s | 10-9 < t < 10-7 s | 10-7 < t < 10-4 s | t > 10-4 s |
|---|---|---|---|---|
| Damage Mechanism | Avalanche Ionization | Dielectric Breakdown | Dielectric Breakdown or Thermal | Thermal |
| Relevant Damage Specification | No Comparison (See Above) | Pulsed | Pulsed and CW | CW |
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。
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。
- レーザの波長
- 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)
- レーザのパルス幅
- パルスの繰返周波数(prf)
- 実際に使用するビーム径(1/e2 )
- 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)。
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。
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 (1998).
[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).
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Stefan G
(posted 2025-05-30 09:11:52.513) Does the anti-reflective effect also work with single-sided windows if the incident laser comes from the opposite side? In our application case, laser -> surface 1 window (without AR) -> surface 2 (with AR) -> further propagation. If so, can the effective angle of incidence for the AR textured surface simply be calculated using Snellius? In our case, the angle of incidence would be 45° on surface 1 without AR. Accordingly, the propagation angle in the glass would be approx. 30° according to Snellius. The comparison tab shows the effect of the textured surface for different angles of incidence. Is it therefore valid to consider the curve at 30° in our case? EGies
(posted 2025-06-05 01:38:45.0) Thank you for contacting Thorlabs. The textured surface should still be antireflective when light is incident from the glass side. The effective angle of incidence for the reflectance data will still be 45 degrees, since that is the angle at which the beam will exit the air-glass interface. I have reached out to you directly regarding this. Ryan Thalman
(posted 2024-08-15 11:15:41.307) We would very much like to be able to buy a 2" diameter version of this.
Thanks!
Ryan cdolbashian
(posted 2024-08-26 09:34:16.0) Thank you for reaching out to us with this inquiry. A 2" version is something we are looking to add to our catalogue in the near future, though we do not have a specific date. For the time being though, I have contacted you directly to discuss a custom option. |
ズーム- 両面にUV域用反射防止テクスチャー加工が施された、UV溶融石英(UVFS)製ウィンドウ、230～450 nm用
- Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)とØ25.4 mm(Ø1インチ)のウィンドウをご用意
- 反射防止面1面あたりの平均反射率： 0.25%以下
- 波長範囲における絶対透過率: 98%以上
こちらのマウント無しØ12.7 mm(Ø1/2インチ)およびØ25.4 mm(Ø1インチ)ウィンドウは、両面に反射防止テクスチャー表面加工が施されており、230～450 nmの波長範囲用に設計されています。ウィンドウのナノ構造表面は、低い反射率(反射防止面1面あたり0.25%以下)とレーザ損傷への高い耐性を示します。 これらのウィンドウの透過率は、設計波長の全範囲にわたり98%以上です。 詳細は「仕様」タブをご覧ください。
ズーム- 両面にUV域用反射防止テクスチャー加工が施された、UV溶融石英(UVFS)製マウント付きウィンドウ、230～450 nm用
- Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)とØ25.4 mm(Ø1インチ)のウィンドウをご用意
- 反射防止面1面あたりの平均反射率： 0.25%以下
- 波長範囲における絶対透過率: 98%以上
- SM05またはSM1ネジマウント付き
こちらのマウント付きØ12.7 mm(Ø1/2インチ)およびØ25.4 mm(Ø1インチ)ウィンドウは、マウント無し製品と同様の光学性能ですが、SM05またはSM1内ネジ＆外ネジ付きのマウント(刻印付き)に取り付け済みです。マウント付き製品は識別がしやすく、マウントにはめ込まれていることにより汚染から保護されやすいという利点があります。SMネジ付きマウントは、当社のSMネジ付きレンズチューブ製品に取り付け可能なため、当社のオプトメカニクス部品に簡単に組み込めます。マウント付きØ12.7 mm(Ø1/2インチ)とØ25.4 mm(Ø1インチ)ウィンドウは、それぞれテクスチャー表面を保護するSM05またはSM1ネジ付きエンドキャップが2つ付属します。エンドキャップの交換が必要な場合、ウィンドウW4051TUMには型番SM05CP1とSM05CP2、ウィンドウW4101TUMには型番SM1CP1とSM1CP2のご使用をお勧めいたします。
ズーム- 両面に広帯域反射防止テクスチャー加工が施された、UV溶融石英(UVFS)製ウィンドウ、400～1100 nm用
- Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)とØ25.4 mm(Ø1インチ)のウィンドウをご用意
- 反射防止面1面あたりの平均反射率： 0.25%以下
- 波長範囲における絶対透過率: 98%以上
こちらのマウント無しØ12.7 mm(Ø1/2インチ)およびØ25.4 mm(Ø1インチ)ウィンドウは、両面に反射防止テクスチャー表面加工が施されており、400～1100 nmの波長範囲用に設計されています。ウィンドウのナノ構造表面は、低い反射率(反射防止面1面あたり0.25%以下)とレーザ損傷への高い耐性を示します。これらのウィンドウの透過率は、設計波長の全範囲にわたり98%以上です。詳細は「仕様」タブをご覧ください。
Ø38 mm(Ø1.5インチ)ウィンドウは、Ø38.1 mm(Ø1.5インチ)ウィンドウ用高真空用CFフランジビューポートと、真空フランジ(ウィンドウ無し)VC23FLに対応するよう設計されています。こちらの光学素子の環状部分はテクスチャー加工されていないため、真空密封が可能です。テクスチャー部分の直径はØ32.1 mmです。
ズーム- 両面に広帯域反射防止テクスチャー加工が施された、UV溶融石英(UVFS)製マウント付きウィンドウ、400～1100 nm用
- Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)とØ25.4 mm(Ø1インチ)のウィンドウをご用意
- 反射防止面1面あたりの平均反射率： 0.25%以下
- 波長範囲における絶対透過率: 98%以上
- SM05またはSM1ネジマウント付き
こちらのマウント付きØ12.7 mm(Ø1/2インチ)およびØ25.4 mm(Ø1インチ)ウィンドウは、マウント無し製品と同様の光学性能ですが、SM05またはSM1内ネジ＆外ネジ付きのマウント(刻印付き)に取り付け済みです。マウント付き製品は識別がしやすく、マウントにはめ込まれていることにより汚染から保護されやすいという利点があります。SMネジ付きマウントは、当社のSMネジ付きレンズチューブ製品に取り付け可能なため、当社のオプトメカニクス部品に簡単に組み込めます。マウント付きØ12.7 mm(Ø1/2インチ)とØ25.4 mm(Ø1インチ)ウィンドウは、それぞれテクスチャー表面を保護するSM05またはSM1ネジ付きエンドキャップが2つ付属します。エンドキャップの交換が必要な場合、Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)ウィンドウには型番SM05CP1とSM05CP2 、Ø25.4 mm(Ø1インチ)ウィンドウには型番SM1CP1とSM1CP2のご使用をお勧めいたします。
ズーム- 片面に広帯域反射防止テクスチャー加工が施された、UV溶融石英(UVFS)製マウント付きウィンドウ、400～1100 nm用
- ウィンドウのもう一方の面はテクスチャー加工やコーティング無し
- Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)とØ25.4 mm(Ø1インチ)のウィンドウをご用意
- 反射防止面の平均反射率： 0.25%以下
こちらのマウント無しØ12.7 mm(Ø1/2インチ)およびØ25.4 mm(Ø1インチ)ウィンドウは、片面に反射防止テクスチャー表面加工が施されており、400～1100 nmの波長範囲用に設計されています。ウィンドウのナノ構造表面は、低い反射率(反射防止面1面あたり0.25%以下)とレーザ損傷への高い耐性を示します。もう一方の面は何も加工が施されていないので、従来のクリーニング方法が適用できます。ウィンドウのエッジ部分にある矢印はテクスチャー反射防止面を示しています。詳細は「仕様」タブをご覧ください。
UV溶融石英テクスチャー広帯域反射防止ウィンドウ