D型ピックオフミラー


  • Ability to Separate Closely Spaced Beams
  • Ø1/2" or Ø1" Versions
  • Metallic or Broadband Dielectric Coating Options for Wavelengths from 250 nm to 20 μm

PFD10-03-M01

Gold Coated for 800 nm - 20 µm

PFD05-03-P01

Silver Coated for 450 nm - 20 µm

BBD1-E03

E03 Dielectric Coated for 750 - 1100 nm

Application Idea

PFD05-03-M01 Mirror with
KM05DR Mount

Related Items


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D-Shaped Mirror Mount
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固定式ミラーマウントDMM1(/M)に取り付けられた、Ø25.4 mm(Ø1インチ)D型ミラー
Optical Coating Guide
Optic Cleaning Tutorial

Features

  • 8種類のコーティングから選択可能:
    • UV域強化型アルミニウム: 250 nm~450 nm
    • 保護膜付き銀: 450 nm~20 µm
    • 超短パルス光用銀: 750 nm~1000 nm
    • 保護膜付き金: 800 nm~20 µm
    • 中赤外域強化型金: 2 μm~20 μm
    • -E02広帯域誘電体: 400~750 nm
    • -E03広帯域誘電体: 750~1100 nm
    • -E04広帯域誘電体: 1280~1600 nm
  • Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)またはØ25.4 mm(Ø1インチ)
  • 互いに近接したビームの操作用として便利
  • 反射コーティング面の直線エッジ部には0.1 mmの面取り

これらのD型ピックオフミラーは互いに近接したビームを分離できるように設計されており、様々な種類のコーティングからお選びいただくことができます。D型ミラーの前面は、直線エッジから 0.1 mm以下の領域を除くほぼ全面に反射コーティングが施されているため、近接した2本のビームの1つをピックオフするのに適しています。また、ミラーの直線エッジの裏側の基板は楔形に取り除かれているため、ピックオフされなかったビームがピックオフミラーによってクリッピング (部分的な遮蔽)されたりするのを防止できます。当社ではD型ミラー用の固定式マウントおよびキネマティックマウントもご用意しております。

Metallic Mirror Specifications

CoatingUV-Enhanced AluminumProtected SilverUltrafast-Enhanced Silver
Item #PFD05-03-F01PFD10-03-F01PFD05-03-P01PFD10-03-P01PFD05-03-AGPFD10-03-AG
Coating Range250 - 450 nm450 nm - 20 µm750 - 1000 nm
DiameterØ1/2"Ø1"Ø1/2"Ø1"Ø1/2"Ø1"
Diameter Tolerance+0.0/-0.1 mm
Thickness6.0 mm ± 0.2 mm
SubstrateFused Silica
Front Surface Flatnessλ/10 @ 633 nm
Surface Quality40-20 Scratch-Dig
Clear Aperture> 90% of Diameter
ReflectanceRavg > 90% from 250 - 450 nmRavg > 97.5% from 450 nm - 2 μm
Ravg > 96% from 2 - 20 μm
R> 98.5% and R> 99% from 750 nm - 1000 nma
Group Delay Dispersion
(@ 45° AOI)
--S-Pol: |GDD| < 20 fs2 
P-Pol: |GDD| < 30 fs
Parallelism≤ 5 arcmin
Damage Threshold (Pulse)0.25 J/cm2 (266 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.150 mm)
0.3 J/cm2 (355 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.381 mm)
0.225 J/cm2 (800 nm, 99 fs, 1 kHz, Ø0.167 mm)
1 J/cm2 (1064 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø1.010 mm)
0.18 J/cm2 (800 nm, 52 fs FWHM, S-Pol, 1000 Pulses)b
0.39 J/cm2 (800 nm, 52 fs FWHM, S-Pol, Single Pulse)b
Damage Threshold (CW)c300 W/cm (1.064 µm, Ø0.044 mm)
500 W/cm (10.6 µm, Ø0.339 mm)
500 W/cm (1.07 µm, Ø0.974 mm)
1500 W/cm (10.6 µm, Ø0.339 mm)
-
  • これらの仕様値は入射角45°の場合に有効です。
  • 超短パルスレーザ用光学素子のレーザ損傷閾値(LIDT)の値は、所定のパルス数で視認可能な損傷を与える、(1パルスあたりの)フルエンスで定義されています。損傷閾値は超短パルス領域では保証されておりません。これらは参考値としてご提供しております。
  • ビームのパワー密度はW/cmの単位で計算します。このパワー密度の単位(単位長さあたりのパワー)を用いるのが長パルスおよびCW光源に対して最も適している理由については、「損傷閾値」タブをご参照ください。
CoatingProtected GoldMIR-Enhanced Gold
Item #PFD05-03-M01PFD10-03-M01PFD05-03-M02PFD10-03-M02
Coating Range800 nm - 20 µm2 - 20 µm
DiameterØ1/2"Ø1"Ø1/2"Ø1"
Diameter Tolerance+0.0/-0.1 mm
Thickness6.0 mm ± 0.2 mm
SubstrateFused Silica
Front Surface Flatnessλ/10 @ 633 nm
Surface Quality40-20 Scratch-Dig
Clear Aperture> 90% of Diameter
ReflectanceRavg > 96% from 800 nm - 20 μmRavg > 98%a and Rabs> 95%a from 2 μm - 20 μm
Parallelism≤5 arcmin
Damage Threshold (Pulse)2 J/cm2 (1064 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø1.000 mm)0.1 J/cm2 (1.064 µm, 10 ns, 10 Hz, Ø1.06 mm)
3 J/cm(10.6 µm, 100 ns, 1 Hz, Ø1.29 mm)
Damage Threshold (CW)b500 W/cm (1.070 µm, Ø0.089 mm)
750 W/cm (10.6 µm, Ø0.339 mm)
25 W/cm (1.07 µm, Ø1.04 mm)
450 W/cm (10.6 µm, Ø1.18 mm)
  • これらの仕様値は入射角0°~45°の範囲で有効です。
  • ビームのパワー密度はW/cmの単位で計算します。このパワー密度の単位(単位長さあたりのパワー)を用いるのが長パルスおよびCW光源に対して最も適している理由については、「損傷閾値」タブをご参照ください。

Broadband Dielectric Mirror Specifications

Coating-E02 Coating-E03 Coating-E04 Coating
Item #BBD05-E02BBD1-E02BBD05-E03BBD1-E03BBD05-E04BBD1-E04
Coating Range400 - 750 nm750 - 1100 nm1280 - 1600 nm
DiameterØ1/2"Ø1"Ø1/2"Ø1"Ø1/2"Ø1"
Diameter Tolerance+0.0/-0.2 mm+0.0/-0.1 mm
Thickness6.0 mm 
SubstrateFused Silica
Front Surface Flatnessλ/10 @ 633 nm 
Surface Quality10-5 Scratch-Dig
Clear Aperture> 90% of Diameter
Reflectance
(P and S Polarizations for 0° - 45°)
Ravg > 99% from 400 - 750 nmRavg > 99% from 750 - 1100 nmRavg > 99% from 1280 - 1600 nm
Parallelism≤ 5 arcmin
Damage Threshold (Pulse)0.25 J/cm2 (532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.803 mm)0.205 J/cm2 (800 nm, 99 fs, 1 kHz, Ø0.166 mm)
1 J/cm2 (810 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.133 mm)
0.5 J/cm2 (1064 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.433 mm)
2.5 J/cm2 (1542 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.181 mm)
Damage Threshold (CW)a550 W/cm (532 nm, Ø1.000 mm)10 kW/cm (1070 nm, Ø0.971 mm)350 W/cm (1540 nm, Ø1.030 mm)
  • ここに記した値は実際の損傷閾値ではなく、認証用の試験における値です(すなわち、試験に用いたレーザの最大出力で光学素子は損傷しなかったという意味です)。

グラフの青色に網掛けされた領域は、仕様に定められた反射率を保証する波長範囲です。この帯域の外側(特に反射率のグラフに変動や傾斜がみられる範囲)の反射率は典型的な特性であり、ロット毎にバラつきがある可能性があります。

UV域強化型アルミニウムコーティング(波長範囲250 nm~450 nm)

UV-Enhanced Aluminum at Near-Normal Incident Angle
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UV域強化型アルミニウムコーティングの生データ(エクセル形式)はこちらからご覧いただけます。
UV-Enhanced Aluminum at 45 Degree Incident Angle
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UV域強化型アルミニウムコーティングの生データ(エクセル形式)はこちらからご覧いただけます。
UV-Enhanced Aluminum at Near-Normal Incident Angle
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UV-Enhanced Aluminum at 45 Degree Incident Angle
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保護膜付き銀コーティング(450 nm~20 µm)

Protected Silver at Near-Normal Incident Angle
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Protected Silver at 45 Degree Incident Angle
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超短パルス用銀コーティング(750~1000 nm)

UV LED Spectra Scaled to Min Power
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保護膜付き金コーティング(800 nm~20 µm)

Protected Gold at Near-Normal Incident Angle
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Protected Gold at 45 Degree Incident Angle
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中赤外域(MIR)強化型金コーティング(2~20 μm)

UV LED Spectra Scaled to Min Power
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中赤外域(MIR)強化型金コーティングの生データ(エクセル形式)はこちらから
ご覧いただけます。
UV LED Spectra Scaled to Min Power
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中赤外域(MIR)強化型金コーティングの生データ(エクセル形式)はこちらから
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下のグラフは、-E02(400 nm~750 nm)、-E03(750 nm~1100 nm)、-E04 (1280~1600 nm)の誘電体コーティングにおける典型的な反射特性を示しています。グラフの青色に網掛けされた領域は、このコーティングの反射率が非常に高いスペクトル範囲を示しています。ロット毎にバラツキがあるため、実際には、この推奨スペクトル範囲よりも広い範囲で高い反射率を示します。これらのデータについてのご質問等は、当社までお問い合わせください。これらの2種類の誘電体コーティングのスペクトル範囲をまたぐようなミラーが必要な場合には、 金属コーティングミラーをご検討ください。

-E02コーティング(400 nm~750 nm)

-E02コーティングの入射角8°および45°における生データ(エクセル形式)はこちらからご覧いただけます。

-E03コーティング(750 nm~1100 nm)

-E03コーティング、入射角8°および45°における生データ(エクセル形式)はこちらからご覧いただけます。

-E04コーティング(1280~1600 nm)

-E04コーティングの入射角6°および45°における生データ(エクセル形式)はこちらからご覧いただけます。

Damage Threshold Specifications
Coating Designation
(Item # Suffix)
TypeDamage Threshold
-F01Pulsed0.25 J/cm2 (266 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.150 mm)
0.3 J/cm2 (355 nm,10 ns, 10 Hz, Ø0.381 mm)
CWa300 W/cm (1.064 µm, Ø0.044 mm)
500 W/cm (10.6 µm, Ø0.339 mm)
-P01Pulsed0.225 J/cm2 (800 nm, 99 fs, 1 kHz, Ø0.167 mm)
1 J/cm2 (1064 nm,10 ns, 10 Hz, Ø1.010 mm)
CWa500 W/cm (1.07 µm, Ø0.974 mm)
1500 W/cm (10.6 µm, Ø0.339 mm)
-AGPulsed0.18 J/cm2 (800 nm, 52 fs FWHM S-Pol, 1000 Pulses)b
0.39 J/cm2 (800 nm, 52 fs FWHM S-Pol, Single Pulse)b
-M01Pulsed2 J/cm2 (1064 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø1.000 mm)
CWa500 W/cm (1.070 µm, Ø0.089 mm)
750 W/cm (10.6 µm, Ø0.339 mm)
-M02Pulsed0.1 J/cm2 (1.064 µm, 10 ns, 10 Hz, Ø1.06 mm)
3 J/cm2 (10.6 µm, 100 ns, 1 Hz, Ø1.29 mm)
CWa25 W/cm (1.07 µm, Ø1.04 mm)
450 W/cm (10.6 µm, Ø1.18 mm)
-E02Pulsed0.25 J/cm2 (532 nm,10 ns, 10 Hz, Ø0.803 mm)
CWa,c550 W/cm (532 nm, Ø1.000 mm)
-E03Pulsed0.205 J/cm2 (800 nm, 99 fs, 1 kHz, Ø0.166 mm)
1 J/cm2 (810 nm,10 ns, 10 Hz, Ø0.133 mm)
0.5 J/cm2 (1064 nm,10 ns, 10 Hz, Ø0.433 mm)
CWa,c10 kW/cm (1070 nm, Ø0.971 mm)
-E04Pulsed2.5 J/cm(1542 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.181 mm)
CWa,c350 W/cm (1540 nm, Ø1.030 mm)
  • ビームのパワー密度はW/cmの単位で計算します。 このパワー密度の単位(単位長さあたりのパワー)が長パルスおよびCW光源において最も適した測定基準である理由については、下記の「CWレーザと長パルスレーザ」をご覧ください。
  • }超短パルスレーザ用光学素子のレーザ損傷閾値(LIDT)の値は、所定のパルス数で、視覚的に確認できる損傷を与える(パルスあたりの)流束量(フルエンス)で定義されています。これらは参考値としてご提供しております。
  • この損傷閾値は、様々な因子を考慮して実測した損傷閾値よりも低めに設定されております。実際にはこの損傷閾値のレーザ出力であれば光学素子は損傷を受けません。

当社のピックオフミラーの損傷閾値データ

右の仕様は、当社のピックオフミラーの測定値です。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。


Posted Comments:
Gregory Futia  (posted 2020-11-11 12:09:47.527)
It would be nice to have 1" and 1/2" D mirrors available with a ultrafast-enhanced silver coating.
YLohia  (posted 2020-11-13 10:47:52.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. Custom versions of these optics can be requested by clicking on the "Request Quote" button above. I have reached out to you directly to discuss the possibility of offering this.
simon.neves  (posted 2018-12-30 13:39:11.003)
Dear sir/madam, Would it be possible to get such D-shaped mirror with E04 coating ? If so, could you provide us a quote for this ? Thank you
nbayconich  (posted 2019-01-03 09:23:41.0)
Thank you for contacting Thorlabs. Yes we can provide our D-shaped mirrors with our -E04 dielectric coating. I will reach out to you directly with more information about our custom capabilities.
lebouquj  (posted 2018-06-22 15:42:56.623)
It seems there is no mount for D-shaped mirror with the mirror height at 0.5" from the interface surface (to be compatible with Polaris mounts). Do you confirm ?
YLohia  (posted 2018-06-25 09:30:53.0)
Hello, you are correct that the center optic height with respect to the base of the mount is different for the two series of mounts. That being said, you could use posts with post holders, posts with spacers, or TRT2 translating posts to match the optic heights between different optic mounts in a system.
welford  (posted 2016-05-20 11:30:35.837)
What is the GDD at 750 nm and 845 nm for the overcoated silver D-shaped mirrors used at 45 degrees?
besembeson  (posted 2016-05-24 11:54:14.0)
Response from Bweh at Thorlabs USA: I will contact you with this data.
alexbarker  (posted 2013-03-06 20:56:38.577)
Hi, do you guys offer a metric version of the 1 inch kinematic D-mount? i.e. KM100D/M ? ...it seems conspicuously absent from the list here...
cdaly  (posted 2013-03-07 09:10:00.0)
Response from Chris at Thorlabs: Thank you for using our web feedback: When kinematic mounts are mounted with a cap screw through a counter bore hole as the KM100D is, it is compatible with both imperial or metric hardware, since the hole is sufficiently large to accommodate either type. Other kinematic mounts such as the KM05D or KM05D/M use tapped mounting holes instead due to size constraints, which would then require a specific thread for mounting, making an imperial and metric version necessary.
kaccie  (posted 2013-01-31 19:18:28.453)
This is a great option to have. Are there any plans to offer D version on other optical elements such as ND filters?
cdaly  (posted 2013-02-14 09:13:00.0)
Response from Chris at Thorlabs: Thank you for your feedback. At the moment, we do not have plans to release D-shaped optics beyond the mirrors as stock components. We may be able to these for you as a custom, though. I will contact you directly to discuss this further.
jens  (posted 2010-02-05 09:21:33.0)
A reply from Jens at Thorlabs: Javier Jurado is working on the request. He tried contacting you earlier but he got an email server reply that message was not deliverable, he may have had a typo in the address. I have forwarded the details to Javier and he will contact you in a few minutes. Thanks.
mhorning  (posted 2010-02-04 20:17:03.0)
I called about this two days ago, but havent heard back. We would be interested in a larger version of the D-shaped mirror, or a similar mirror. What we like about the D-shaped mirror is its sharp edge. However, we need the reflective area to be wider. As it is right now, the reflective area only extends 1/2" from the edge with the 1" mirror, but we need about 1.5" wide reflective area. This could be done with either a 2" square mirror, but cut so it had the sharp edge, or a 2" round mirror cut with a sharp edge but not in half (so more than half of the mirror would be used). If you can do this, please write back and let me know the cost. We would want two of the mirrors, and they should be coated with UV enhanced aluminum.

UV域強化型アルミニウムD型ミラー: 250~450 nm

UV Aluminum Reflectivity at 45 Degrees
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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。

このアルミニウムコーティング付きミラーは、コスト効率良く、近接したビームを分離し、Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)、またはØ25.4 mm(Ø1インチ)のサイズがお選びいただけます。保護膜がアルミニウムの上に直に施され、傷付きにくくなっています。当社のUV域反射強化型コーティングは250 nm~450 nmの範囲で90 %を超える反射率となっています。

右のグラフは、UV域反射強化型アルミニウムの反射率を示しています。網掛けされている部分は250~450 nmの波長域を示しています。このデータは45°の入射角で得られた数値です。詳細は「グラフ」タブをご覧ください。

マウントについては、 D型ミラーマウントをご参照ください。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
PFD05-03-F01 Support Documentation
PFD05-03-F01Ø1/2" UV-Enhanced Aluminum D-Shaped Mirror
¥4,995
5-8 Days
PFD10-03-F01 Support Documentation
PFD10-03-F01Ø1" UV-Enhanced Aluminum D-Shaped Mirror
¥7,175
5-8 Days

D型銀ミラー: 450 nm~20 µm

Silver Reflectivity at 45 Degrees
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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。

銀コーティング付きミラーは、可視域にて金属コーティングミラーの中で最も高い反射率を有しています。銀は、450 nm~20 µmの範囲で高い反射率となります。ミラーの酸化を防ぐためにSiO2の保護膜が付いています。この保護膜は銀を変色から守りますが、湿度が高い環境でのご使用は避けていただくようお願いいたします。既定の範囲にわたる高い反射率のため、このミラーはフェムト秒パルスレーザとのご使用に適しています。

右のグラフは、保護膜付き銀の反射率を示しています。網掛けされている部分は、このミラーのご使用を推奨させていただく波長域です。このデータは、45°の入射角で測定されています。詳細は「グラフ」タブをご覧ください。

マウントについては、 D型ミラーマウントをご参照ください。

取扱いについて
銀コーティング付きミラーは、環境や不適切な取り扱いによって損傷しやすいため、特にご注意いただく必要があります。指紋の付着、研磨性のある面との接触、高湿/高温の環境などにより、保護膜の効果が損なわれ、銀コーティングの酸化や劣化が起きやすくなります。 銀ミラーを取り扱う際は、通常の光学素子の取扱い方法に従ってください。 光学素子の表面に指の油分などが付着するのを防ぐために、Latex製手袋などの着用をお勧めします。こうした対策を講じたうえで、ミラー面やエッジには触れないようにご注意ください。 銀ミラーは、室温で、できるだけ湿度の低い場所で使用/保管を行ってください。ミラーなどの光学素子のクリーニング法については、「光学素子の取扱いについてのチュートリアル」をご参照ください。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
PFD05-03-P01 Support Documentation
PFD05-03-P01Ø1/2" Protected Silver D-Shaped Mirror
¥5,275
Today
PFD10-03-P01 Support Documentation
PFD10-03-P01Ø1" Protected Silver D-Shaped Mirror
¥7,913
5-8 Days

D型銀ミラー、超短パルス用: 750~1000 nm

UV LED Spectra Scaled to Min Power
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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。

当社の超短パルス用銀ミラーは、フェムト秒Ti:サファイアレーザの基本波長域用に設計されています。このミラーには銀コーティングおよび誘電体コーティングが施されています。この組み合わせにより、波長範囲750~1000 nm、入射角45°において、p偏光の反射率>98.5%、s偏光の反射率>99%が得られます。当社の銀コーティングは、金属コーティング特有の低群遅延分散(GDD)特性をほぼ保持しており、s偏光では|GDD|<20 fs2、p偏光では|GDD|<30 fs2が得られます。

右のグラフは、このコーティングの分光反射率特性の測定値を示しています。青色に網掛けされた領域は、このミラーを使用するうえで推奨される波長域です。このデータは入射角45°で測定されています。

マウントについては、D型ミラーマウントをご参照ください。

取扱いについて
銀コーティングのミラーは、環境や不適切な取り扱いによって損傷しやすいため、特に注意が必要です。指紋の付着、研磨性のある面との接触、高湿/高温の環境などにより、保護膜の効果が損なわれ、銀コーティングの酸化や劣化が起きやすくなります。銀ミラーを取り扱う際は、通常の光学素子の取扱い方法に従ってください。 光学素子の表面に指の油分などが付着するのを防ぐために、Latex製手袋などの着用をお勧めします。こうした対策を講じたうえで、さらにミラー面やエッジには触れないようにご注意ください。銀ミラーは、できるだけ低湿度の室温で使用/保管を行うようにしてください。ミラーなどの光学素子のクリーニング方法については、「Optic Cleaning Tutorial」をご参照ください。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
PFD05-03-AG Support Documentation
PFD05-03-AGNEW!Ø1/2" Ultrafast-Enhanced Silver D-Shaped Mirror
¥5,850
5-8 Days
PFD10-03-AG Support Documentation
PFD10-03-AGNEW!Ø1" Ultrafast-Enhanced Silver D-Shaped Mirror
¥8,450
5-8 Days

D型金ミラー: 800 nm~20 µm

Gold Reflectivity at 45 Degrees
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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。

保護膜付き金コーティングは全赤外域に対応し、800 nm~20 µmで96%以上の平均反射率を示します。この製品では、金コーティングの上に損傷を防ぎクリーニングが簡単なSiO2の保護膜が付いています。

右のグラフは、保護膜付き金ミラーの反射率を示しています。網掛けされている部分は、このミラーのご使用を推奨させていただく波長域です。このデータは、45°の入射角で測定されています。詳細は「グラフ」タブをご覧ください。

マウントについては、 D型ミラーマウントをご参照ください。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
PFD05-03-M01 Support Documentation
PFD05-03-M01Ø1/2" Protected Gold D-Shaped Mirror
¥5,875
Today
PFD10-03-M01 Support Documentation
PFD10-03-M01Ø1" Protected Gold D-Shaped Mirror
¥8,616
5-8 Days

D型金ミラー、中赤外域(MIR)強化型: 2~20 µm

UV LED Spectra Scaled to Min Power
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当社の中赤外域(MIR)反射強化型保護膜付き金ミラーは、2 µm~20 µmにおいて平均反射率>98%および絶対反射率>95%の性能を有し、通常の保護膜付き金ミラーにみられる損失が有りません。オーバーコートが施されているため保護膜無しの金ミラーよりも中赤外域における性能が優れており、また物理的損傷に対する耐性の面でも優れています。

右のグラフは、このコーティングの分光反射率特性の測定値を示しています。青色に網掛けされた領域は、このミラーを使用するうえで推奨される波長域です。このデータは、入射角45°で測定されています。詳細は「グラフ」タブをご覧ください。

マウントについては、 D型ミラーマウントをご参照ください。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
PFD05-03-M02 Support Documentation
PFD05-03-M02NEW!Ø1/2" MIR-Enhanced Gold D-Shaped Mirror, 2 - 20 µm
¥7,554
5-8 Days
PFD10-03-M02 Support Documentation
PFD10-03-M02NEW!Ø1" MIR-Enhanced Gold D-Shaped Mirror, 2 - 20 µm
¥10,407
5-8 Days

D型ミラー、E02広帯域誘電体コーティング: 400~750 nm

E02 Reflection
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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。

当社のE02広帯域誘電体コーティング付きD型ミラーは、400~750 nmのスペクトル範囲において>99%の平均反射率を実現しています。広帯域コーティングの動作波長範囲は金属ミラーよりも小さくなりますが、通常、この波長範囲での反射率は金属ミラーよりも高くなります。

右のグラフは、このコーティングの反射率の波長特性を示しています。網掛けの範囲は、このミラーの推奨使用範囲になります。データは入射角45°で取得されたものです。詳細は「グラフ」タブをご参照ください。

マウントについては、D型ミラーマウントをご参照ください。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
BBD05-E02 Support Documentation
BBD05-E02Ø1/2" Broadband Dielectric D-Shaped Mirror, 400 - 750 nm
¥8,792
5-8 Days
BBD1-E02 Support Documentation
BBD1-E02Ø1" Broadband Dielectric D-Shaped Mirror, 400 - 750 nm
¥11,501
Today

D型ミラー、E03広帯域誘電体コーティング: 750~1100 nm

E03 Reflection
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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。

当社のE03広帯域誘電体コーティング付きD型ミラーは、750~1100 nmのスペクトル範囲において>99%の平均反射率を実現しています。広帯域コーティングの動作波長範囲は金属ミラーよりも小さくなりますが、通常、この波長範囲での反射率は金属ミラーよりも高くなります。

右のグラフは、このコーティングの反射率の波長特性を示しています。網掛けの範囲は、このミラーの推奨使用範囲になります。データは入射角45°で取得されたものです。詳細は「グラフ」タブをご参照ください。

マウントについては、 D型ミラーマウントをご参照ください。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
BBD05-E03 Support Documentation
BBD05-E03Ø1/2" Broadband Dielectric D-Shaped Mirror, 750 - 1100 nm
¥8,792
Today
BBD1-E03 Support Documentation
BBD1-E03Ø1" Broadband Dielectric D-Shaped Mirror, 750 - 1100 nm
¥11,501
Lead Time

D型ミラー、E04広帯域誘電体コーティング: 1280~1600 nm

UV LED Spectra Scaled to Min Power
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当社のE04広帯域誘電体コーティングD型ミラーは、1280~1600 nmのスペクトル範囲において平均反射率>99%が得られます。広帯域誘電体コーティングミラーの動作波長範囲は金属ミラーよりも狭くなりますが、その波長範囲での反射率は一般に金属ミラーよりも高くなります。

右のグラフは、このコーティングの分光反射率特性の測定値を示しています。青色に網掛けされた領域は、このミラーを使用するうえで推奨される使用範囲になります。データは入射角45°で取得されています。詳細は「グラフ」タブをご覧ください。

マウントについては、 D型ミラーマウントをご参照ください。

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
BBD05-E04 Support Documentation
BBD05-E04NEW!Ø1/2" Broadband Dielectric D-Shaped Mirror, 1280 - 1600 nm
¥14,278
5-8 Days
BBD1-E04 Support Documentation
BBD1-E04NEW!Ø1" Broadband Dielectric D-Shaped Mirror, 1280 - 1600 nm
¥18,677
5-8 Days