精密ピンホール、円形、ステンレススチール製ホイル、真空対応


  • Pinhole Sizes from Ø5 μm to Ø2 mm
  • Stainless Steel Foils in Ø1" Stainless Steel
  • Physical Vapor Deposition Black Coating for Increased Absorbance on Both Sides

P5V

Ø5 µm Pinhole,

Ø1" Housing,
Vacuum Compatible

P100V

Ø100 µm Pinhole,

Ø1" Housing,
Vacuum Compatible

P800V

Ø800 µm Pinhole,

Ø1" Housing,
Vacuum Compatible

P2000V

Ø2 mm Pinhole,

Ø1" Housing,
Vacuum Compatible

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特長

  • ステンレススチールホイル製精密ピンホール、真空対応のØ25.4 mm(Ø1インチ)ステンレススチール製マウント付き
    • ピンホール径:Ø5 µm~Ø2 mm
  • 光の吸収率を高めるため、両面に黒色PVD(物理蒸着)コーティング

マウント付き精密シングルピンホールは小さな開口を有する光学素子で、アライメントやビーム調整、イメージングなどの用途にご利用いただけます。こちらでご紹介しているピンホールでは、両面に黒色PVDコーティングが施された300シリーズのステンレススチール製ホイルを使用しており、真空対応のØ25.4 mm(Ø1インチ)ステンレススチール製マウントに取付けられています。ピンホールのサイズはØ5 µm~Ø2 mmからお選びいただけます、これ以外にも、右の表に示しますように、様々な材料のホイルを用いたピンホールをご用意しています。

ホログラフィをはじめとして、レーザービームの空間的な強度分布が、補正無しでは許容されない場合が多々あります。精密ピンホールを、当社の空間フィルターシステムKT311/Mのような位置決めと集光の機能を有するデバイスと組み合わせることで、「ノイズ」フィルタを構成することができます。それを用いることで、ガウシアンビームの強度分布から逸脱する成分を効率的に除去することができます。空間フィルタの詳細については「チュートリアル」タブをご参照ください。

精密ピンホールの種類
当社では様々な材料やコーティングを用いた精密ピンホールをご用意しております。サイズと材料は用途に応じてご選択ください。低パワー光を使用する場合は、アルマイト加工アルミニウム製マウントに取付けられた黒色化ステンレススチール製ホイル、または真空対応のステンレススチール製マウントに取付けられた黒色PVDコーティング付きステンレススチール製ホイルが有用です。一方、高パワー光を使用する場合は、高損傷閾値と高反射率の金メッキ銅製ホイル、高融点と低反射率のタングステン製ホイル、あるいは前面に低反射黒色コーティング(4% @800 nm)の施された高融点モリブデン製ホイルなどが必要になる場合があります。詳細については「ホイルの比較」および「グラフ」タブをご覧ください。

当社ではシングルピンホールのほかに、16個のピンホールを放射状に配列したピンホールホイールもご用意しております。これはクロムメッキした溶融石英基板にリソグラフィーエッチングを施して作成されています。このホイールを使用すると、1つのセットアップ内で様々なピンホールサイズをテストすることができます。

標準的な基板材料やピンホールサイズ以外のピンホールも特注品として承ります。また1つのホイルに複数のピンホールを加工したり、通常と異なるピンホール配列を構成したりすることも可能です。ピンホールのマウントもカスタマイズ可能です。詳細は当社までお問い合わせください。

Precision Pinhole and Optical Slit Selection Guide
MaterialProduct
Blackened Stainless SteelCircular Precision Pinholes
Square Precision Pinholes
Optical Slits
Stainless Steel with
PVD Black Coating
Circular Precision Pinholes
Gold-Plated Copper Foil (Rear)
and PVD Black Coating (Front)
Circular Precision Pinholes
Tungsten FoilCircular Precision Pinholes
Molybdenum Foil (Rear) and
Absorptive Polymer Coating (Front)
Circular Precision Pinholes

精密ピンホールと光学スリット
当社では、精密ピンホール用のホイル素材として、黒色化ステンレススチール、金メッキ銅、タングステン、またはモリブデンを用いています。ステンレススチール製ホイルのピンホールは、光の吸収率を高めるために両面を黒色化処理しており、標準品としてØ1 µm~Ø2 mmの円形ピンホールと、100 µm x 100 µm~1 mm x 1 mmの正方形ピンホールをご用意しています。黒色PVDコーティング付きのステンレススチール製ピンホールは、直径5 μm~2 mmのピンホールをご用意しており、これらは真空にも対応しております。金メッキ銅製ホイルのピンホールは直径5 µm~2 mmのピンホールがあり、これらは片面が金メッキ、その反対面は黒色PVD加工されています。タングステン製ホイルのピンホールはコーティング処理されておらず、直径5 µm~2 mmのピンホールでご用意しております。モリブデン製ホイルのピンホールは直径5 µm~2 mmのピンホールをご用意しており、これらの前面には光吸収性ポリマがコーティングされています。 当社では、黒色化ステンレススチール製ホイルの光学スリットも、標準品として幅5~200 µmのスリットでご用意しております。

標準品のピンホールやスリットの中に用途に合う製品がない場合は、特注も承ります。材料、穴のサイズや形状の変更のほか、1つのホイルに複数の穴を加工したり、異なるピンホールの配列を構成したり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。ピンホールの材料特性については下の表をご覧ください。

 

材料特性
用途によってはピンホールまたはスリットの材料特性を考慮することが重要な場合があります。下の表に示すように、開口部の材料によってその融点、密度、熱伝導率などが異なります。 

Material Properties
Material300 Series Stainless SteelaCopperbTungstenMolybdenumc
Melting Point1390 - 1450 °C1085 °C3422 °C2623 °C
Density8.03 g/cm38.96 g/cm319.25 g/cm310.28 g/cm3
Brinell Hardness170 MPa878 MPa2570 MPa1500 MPa
Damage Thresholdd (10 ns Pulse, 1 kHz @ 355 nm)1.54 MW/mm24.82 MW/mm29.39 MW/mm26.34 MW/mm2
Thermal Expansion Coefficient16.2 (µm/m)/°C16.7 (µm/m)/°C4.5 (µm/m)/°C5.0 (µm/m)/°C
Specific Heat @ 20 °C485 J/(K*kg)385 J/(K*kg)134 J/(K*kg)250 J/(K*kg)
Thermal Conductivity16.2 W/(m*K)401 W/(m*K)173 W/(m*K)138 W/(m*K)
Thermal Diffusivity @ 300 K3.1 mm2/s111 mm2/s80 mm2/s54.3 mm2/s
  • ステンレススチール製のピンホールとスリットは、光の吸収率を大きくするために両面が黒色化処理されています。材料特性は主にバルクのステンレススチールの特性によって決定されます。 .
  • 金メッキ銅製のピンホールは、片面の銅基板に金が薄くコーティングされています。この面にビームが入射したとき、反射率は金の特性(77% @800 nm)になりますが、熱的な特性は主に基材の銅によって決定されます。
  • モリブデン製ピンホールの前面には光吸収性のコーティングが施されています。材料特性は主にバルクのモリブデンの特性によって決定されます。
  • 損傷閾値データはここに掲載されているバルク材のみを参照しています。

 

反射率
ホイル材料やコーティングの反射率は、様々なアプリケーションにおける性能に影響を及ぼします。下のグラフは、当社の円形や正方形の精密ピンホールと、マウント付き光学スリットに用いられている材料やコーティングの反射率を示しています。生データはこちらからダウンロードいただけます。

金メッキ銅ホイル製の円形精密ピンホールの前面は、低反射の黒色PVDコーティングが施されています。背面は銅ホイルを金メッキした状態のままです。モリブデン製ホイルの円形ピンホールも、前面には低反射の光吸収性ポリマがコーティングされていますが、背面はコーティングされていません。 

反射率のグラフ

下のグラフは円形の精密ピンホールに使用されている黒色化ステンレススチールの反射率を示しています。反射率の生データはこちらからダウンロードいただけます。

空間フィルタの原理

ホログラフィをはじめとする多くの用途において、レーザービームの空間強度が変動することは望ましくありません。空間フィルタ―システムKT311は、きれいで空間的に均一なガウシアンビームを作りだすのに適しています。

Spatial Filter System Ray Diagram

図1:空間フィルターシステム

入力ガウシアンビームは、空間的に変動する強度「ノイズ」を有しています。ビームが非球面レンズによって集光される時、入力ビームは中心の(光軸上の)ガウシアンスポットと、望ましくない「ノイズ」(図2参照)に対応する干渉稿に変換されます。干渉縞の径方向の位置は「ノイズ」の空間周波数に比例します。

Input Gaussian Beam

Figure 2

ガウシアンスポットの中心にピンホールを配置することによって、ビームのきれいな部分が透過し、干渉縞は遮断されます(下記、図3参照)。

Clean Gaussian Beam

図3

ビームの出力の99%を含有する位置における回折限界スポットサイズは以下のように与えられます。

Diffraction-Limited Spot Size

ここで、λは波長、ƒは焦点距離、r は1/e2 における入射ビームの半径です。

空間フィルターシステム用の正しい光学素子とピンホールの選択

用途に応じた正しい光学素子とピンホールの選択は、入力波長、光源のビーム径、およびご希望の出射ビーム径に依存します。

例えば、直径(1/e2) 1.2 mmの650 nmの半導体レーザ光源を用いて、希望する空間フィルターシステムの出射ビームの直径が4.4 mmであるとします。これらのパラメータの場合、レーザ光源の直径に十分対応する開口5.1 mmを有して650 nm用に設計されているマウント付き非球面レンズC560TME-Bを空間フィルターシステムの入力側に利用するのが適当と考えられます。

ビームの出力の99%を含有する位置における回折限界のスポットサイズの方程式は上に示しました。そして、この例ではC560TM-Bのλ = (650 x 10-9 m)、f = 13.86 mm、および r = 0.6 mmを代入すると以下のようになります。

Spot Size Example

回折限界スポットサイズ(光源波長:650 nm、ビーム径:Ø1.2 mm)

ピンホールはDよりもおよそ30%大きいものを選択します。ピンホールが小さすぎるとビームの一部はカットされてしまい、大きすぎるとTEM00以上の成分もピンホールを抜けてしまいます。それ故、この例では19.5 μmのピンホールが適しています。したがって、ピンホールサイズ20 μmのマウント付きピンホールP20Kの利用をお勧めします。ビームウエスト径の変更、およびそれに伴うピンホールサイズ変更のために修正可能なパラメータには、入力ビーム径や集光レンズの焦点距離が含まれます。入力ビーム径が小さくなるとビームウエスト径は大きくなります。焦点距離の長い集光レンズを使用することでもビームウエスト径は大きくなります。

最後に、コリメートしたビーム径が希望の4.4 mmになるように空間フィルタの出力側の光学素子を選択します。レンズの正しい焦点距離を決定するのに、以下の図4を考えます(原寸に比例していません)。左側の三角形から角度はおおよそ2.48oであると分かります。右側の三角形に同じ角度を使うと、平凸レンズの焦点距離はおよそ50 mmであることが分かります。

Spatial Filter Diagram

図4:
ビーム拡大の例

この焦点距離から、平凸レンズLA1131-B(設計波長633 nmにおいて焦点距離が50 mmですが、光源の波長650 nmにおいても焦点距離はほぼ同じと考えられます)が推奨されます。

注:ビームの拡大率は、出射側の焦点距離を入射側の焦点距離で割ったものと同じです。

もし、出射側の焦点距離として20 mm(AL2520-AAL2520-BAL2520-C)が必要である場合には、適切な性能を得るために、大きな直径の非球面レンズを平凸レンズの代わりに使うことができます。これらのレンズは25 mmの直径で、固定リングSM1RRを使って固定できます。

Apertures Selection Guide
Aperture TypeRepresentative Image
(Click to Enlarge)
DescriptionAperture Sizes Available from Stocka
Single Precision Pinholesa
Circular Pinholes in Stainless Steel FoilsØ1 µm to Ø2 mm
Circular Pinholes in Stainless Steel Foils,
Vacuum Compatible
Ø5 µm to Ø2 mm
Circular Pinholes in Gold-Plated Copper FoilsØ5 µm to Ø2 mm
Circular Pinholes in Tungsten FoilsØ5 µm to Ø2 mm
Circular Pinholes in Molybdenum FoilsØ5 µm to Ø2 mm
Square Pinholes in Stainless Steel Foils100 to 1000 µm Square
Slitsa3 mm Long Slits in Stainless Steel FoilsSlit Widths: 5 to 200 µm
Annular AperturesAnnular Aperture Obstruction Targets on
Quartz Substrates with Chrome Masks
Ø300 µm or Ø2 mm Pinholes with ε Ratiosb of 0.85, 
Ø1 mm Pinholes with ε Ratiosb of 0.05 0.1, or 0.85
Pinhole WheelsManual, Mounted, Chrome-Plated Fused Silica Disks
with Lithographically Etched Pinholes
Each Disk has 16 Pinholes from Ø25 µm to Ø2 mm and
Four Annular Apertures (Ø100 µm Hole, 50 µm Obstruction)
Motorized Pinhole Wheels with Chrome-Plated Glass Disks
with Lithographically Etched Pinholes
Each Disk has 16 Pinholes from Ø25 µm to Ø2 mm and
Four Annular Apertures (Ø100 µm Hole, 50 µm Obstruction)
  • 精密シングルピンホールとスリットの開口サイズ、ホイル材料、形状、およびピンホール配置は、特注で変更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。
  • オブストラクション径のピンホール径に対する比率

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ピンホール、ステンレススチール製ホイル、Ø25.4 mm(Ø1インチ)マウント付き、真空対応

Mounted Pinhole Dimensions
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Ø25.4 mm(Ø1インチ)マウント付きステンレススチール製ピンホールの寸法
Microscope Image of Pinhole
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精密ピンホールの顕微鏡画像
  • Ø5 µm~Ø2 mmの精密ピンホール
  • 光の吸収率を高めるためにステンレススチール製ホイルの両面に黒色PVDコーティング
  • 真空対応の300シリーズステンレススチール製マウント、外径Ø25.4 mm(Ø1インチ)

こちらのマウント付き精密ピンホールでは、直径5 µm~2 mmのピンホールをご用意しています。これらのホイルには300シリーズのステンレススチールが用いられています。真空チャンバ内で両面に黒色PVDコーティングが施され、外径Ø25.4 mm(Ø1インチ)、厚さ2.52 mmの真空にも対応した300シリーズステンレススチール製マウントに取付けられています。マウントにはピンホールの型番とピンホール径が刻印されています。

小さなピンセットやプライヤを用いて固定リングやバネを外すと、ホイルをマウントから取り外すことができます。ホイルはとても薄い(50 µm)ので取扱いには十分ご注意ください。

こちらのピンホールには、ご希望により個別の試験報告書を添付することも可能です(追加費用が発生します)。詳細は当社までお問い合わせください。

Stainless Steel Pinhole Rear
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マウント付き真空対応ピンホールの背面
Item #Pinhole DiameterDiameter ToleranceCircularityFoil ThicknessFoil MaterialHousing MaterialVacuum-Compatibility
P5Va5 µm±1 µm> 90%50 µm300 Series Stainless Steel,
Black PVD Coating
300 Series Stainless Steel10-9 Torr at 25 °C
with Proper Bake Out;
10-5 Torr at 25 °C
without Bake Out
P10Va10 µm
P15Va15 µm±1.5 µm
P20Va20 µm±2 µm
P25Va25 µm≥ 95%
P30Va30 µm
P40Va40 µm±3 µm
P50Va50 µm
P75Va75 µm
P100Va100 µm±4 µm
P150Va150 µm±6 µm
P200Va200 µm
P300V300 µm±8 µm
P400V400 µm±10 µm
P500V500 µm
P600V600 µm
P700V700 µm
P800V800 µm
P900V900 µm
P1000V1000 µm
P2000V2000 µm
  • アライメント用の十字線が刻印されています。
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
P5V Support Documentation
P5VNEW!Ø25.4 mm(Ø1インチ)マウント付きピンホール、ピンホール径5 ± 1 µm、ステンレススチール製、真空対応
¥13,133
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P10VNEW!Ø25.4 mm(Ø1インチ)マウント付きピンホール、ピンホール径10 ± 1 µm、ステンレススチール製、真空対応
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P2000VNEW!Ø25.4 mm(Ø1インチ)マウント付きピンホール、ピンホール径2000 ± 10 µm、ステンレススチール製、真空対応
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