成型ガラス非球面レンズ、コーティング無し

概要
ファイバーカップリング
レンズの公式
コリメートチュートリアル
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セレクションガイド

Aspheric Lens Selection Guide
Uncoated
350 - 700 nm (-A Coating)
600 - 1050 nm (-B Coating)
1050 - 1700 nm (-C Coating)
1.8 - 3 µm (-D Coating)
3 - 5 µm (-E Coating)
8 - 12 µm (-F Coating)
405 nm V-Coating
1064 nm V-Coating

アイコンやリンクについて
	各製品表のinfoアイコンをクリックすると、仕様の詳細、製品概略図、製品図面などがご覧いただけます。
Performance のリンク	Performance欄のリンクでは、いくつかの波長における特定のスポット図や焦点距離のシフトデータをご覧いただけます。

Zemaxファイル
下の型番横の赤いアイコンをクリックすると、Zemaxファイルをダウンロードできます。こちらから当社の全てのZemaxファイルを一括してダウンロードできます。

成型ガラス非球面レンズ: ARコーティング無し

非球面レンズは、球面収差を透過波面の中に導入することなく、光を集光またはコリメートします。モノクロ光源においても、球面単レンズでは球面収差があることから、光を集光およびコリメートする際に回折限界性能を実現できないことがあります。このように、非球面レンズはしばしば、多くの用途にとって良い単一素子になります。多くの用途には、ファイバまたは半導体レーザの出力のコリメート、光のファイバへの結合、空間フィルタ、またはディテクタ上への光のイメージングなどが含まれます。　

このページでは当社のコーティング無しの成型ガラス非球面レンズをご紹介しています。当社では、両面にARコーティング付きの非球面レンズもご用意しており、コーティング無しよりも幅広いラインナップからお選びいただけます(詳細は右表のリンクからご覧いただけます)。

全ての成型ガラス非球面レンズは、識別が簡単なように型番が刻印されている、SUS303の非磁性でステンレス製のレンズセルに取付けた状態で提供可能です。これらのマウント付き非球面レンズは、光学系の組立てまたは組み込み用途(OEM用途)に容易に結合できるミリ規格のネジ切り加工が施されています。このマウント付き非球面レンズは、当社の非球面レンズアダプタを使うことによって、レンズチューブのSM1シリーズに簡単に適合します。マウント付き非球面レンズは、レンズを当社の顕微鏡対物レンズアダプターエクステンションチューブと組み合わせることによって、複数の素子を用いた顕微鏡対物レンズの取替え品としてご利用いただけます。　

マウント無し非球面レンズが点光源または半導体レーザからの光をコリメートするために使われている場合、曲率半径が大きい(平面に近い面)側面は点光源または半導体レーザに面していなくてはなりません。マウント付き非球面レンズの1つを使って光をコリメートするため、マウントの外ネジ付きの端が光源に向くように筐体を正しい位置に置いてください。　

成型ガラス非球面レンズは、表示された性能を生み出すために多様な光学ガラスから製造されています。成形過程は、ガラス製造者から与えられる特性から少し外れさせるため、このガラス独自の特性をもたらします(例えばアッベ数など)。各レンズの具体的な材質の特性は、下表内の青いInfoアイコン()をクリックしてご覧ください。

外径寸法に関するご注意：マウント無しガラス成型非球面レンズのウェブ上に記載されている外形寸法は、最終桁が省略されている場合があり、その外形寸法を用いてレンズマウントを自作されるとレンズがマウントできない等の不具合が発生する可能性があります。現在ウェブ上の外形寸法を順次修正しておりますが、修正完了までに時間を要するため、ホルダ等を自作される場合は当社へご相談ください。

レンズの選択

非球面レンズは通常、1～5 mm 径の入力ビームをシングルモードファイバに結合する際に使用されます。下記では、適切なレンズを選択するために考慮すべきポイントについて簡単に説明しています。

例:
ファイバ:　P1-630A-FC-2
レンズに入力するコリメート経: Ø3 mm

P1-630A-FC-2、波長630 nm、FC/PCシングルモードパッチケーブルの仕様は、モードフィールド経 (MFD)が4.3 μmとなることを示しています。この数値は、下式を適用した回折限界のスポットサイズと一致します。

$Equation for Diffraction-Limited Spot$

ここで f はレンズの焦点距離、λ は波長、D は入力コリメート光の径を示しています。従って、適切な焦点距離fは下記のように算出されます。

focal length of collimating lens

当社は多種類の非球面レンズ(マウント付き、マウント無し)をラインナップしています。非球面レンズの製品リストには、上記で算出された適切な焦点距離である16 mmに最も近いfのレンズとしてf=15.29 m(型番354260-BまたはA260-B)があります。また、このレンズの有効径はコリメート径よりも大きいので、この例( P1-630A-FC-2 シングルモードファイバ、コリメート径3 mmの条件)における適切なレンズであることがわかります。適切な光結合のためには、集光ビームのスポットサイズはMFDよりも小さくなる必要があります。正確にマッチするレンズがない場合は、算出された最適焦点距離よりも短いレンズを選んでください。または、レンズの有効径が十分大きい場合、一度ビームを拡大して非球面レンズで集光することにより集光径を小さくすることができます。

レンズ設計公式

正の半径は、頂点が曲率中心の左側にあるということを示しています。
負の半径は、頂点が曲率中心の右側にあるということを示しています。

Variable Definitions
z	SAG as a Function of Y
R	Radius of Curvature
k	Conic Constant
A₄	4^thOrder Aspheric Coefficient
A₆	6^thOrder Aspheric Coefficient
A₈	8^th Order Aspheric Coefficient
A₁₀	10^th Order Aspheric Coefficient
A₁₂	12th Order Aspheric Coefficient

非球面レンズ係数

非球面レンズ係数は、下記製品リストの型番をクリックしていただくと、各レンズごとに.pdfおよび.dxf形式でダウンロードいただけます。これらファイルへのリンクは「Documents」タブ内にもございます。

半導体レーザに合ったコリメート用レンズの選択

半導体レーザの出力は大きく拡散するので、コリメートするには光学素子が必要となります。非球面レンズは球面収差の補正に優れているので、コリメート径を1～5 mmとしたい場合は非球面レンズを用いるのが一般的です。ここでは目的の用途に合った適切なレンズを選定する上で重要な仕様について、簡単な例をあげてご説明します。

例:
使用する半導体レーザ:L780P010
目的とするコリメート後のビーム径: Ø3 mm (主軸)

半導体レーザL780P010の仕様書によると、光線の水平と垂直方向におけるビーム発散角(FWHM)はそれぞれ10^oと30^oです。従って光が発散するにつれて、光線は楕円形になっていきます。コリメートの段階でできるだけ多くの光を集光するために、計算する際は2つの発散角のうちの大きな方の数値を使ってください(この場合は30^o)。楕円形の光線を丸形に変換したい場合はアナモルフィックプリズムペアを使用してください。それにより、ビームの一軸方向を拡大することができます。

laser diode collimation drawing

Ø = ビーム径

Θ = 発散角

上記の情報から、薄レンズの近似を用いてレンズの焦点距離が求められます。

focal length calculation

これらの情報をもとに、適切なコリメート用レンズの選定を行います。当社では数多くの種類の非球面レンズをご用意しております。この使用例における理想的なレンズは、焦点距離が5.6 mm付近のコードBのARコーテイングが施された成型ガラス非球面レンズです。 C171TMD-B (マウント付き)または354171-B (マウント無し)の非球面レンズの焦点距離は6.20 mmなので、コリメート後のビーム径(主軸)は3.3 mmになります。次に半導体レーザのNA(開口数)がレンズのNAより小さいことを確認してください。

0.30 = NA_Lens ＞ NA_Diode ≈ sin(15°) = 0.26

ここまでビーム径基準として、FWHM(半値幅)ビーム径を用いてきましたが、1/e²ビーム径を用いる方がより適切です。ガウシアンビームプロファイルにおいて、1/e²ビーム径はFWHM径の約1.7倍になります。よって、1/e²ビーム径の方が半導体レーザの出力光をより多く捉え(より大きな光パワーを伝達することになり)、さらにファーフィールド回折を最小限に留めます(入射光のケラレが少ないため)。

経験則に従えば、NAが半導体レーザの2倍のレンズを選ぶと良いでしょう。例えばA390-BまたはA390TM-Bをご使用になる場合、NAは0.53で、半導体レーザのNA(0.26)の約2倍となります。なお、これらのレンズの焦点距離は4.6 mmで、主軸のビーム径は約2.5 mmとなります。

Posted Comments:

Congli Wang (posted 2020-10-03 05:02:59.823)

Same here, A6 coefficient is different on this page (-1.30539e-005) and in the Auto CAD PDF (1.3053900E-05). Which one to trust?

YLohia (posted 2020-10-08 03:03:11.0)

Hello, thank you for contacting Thorlabs and bringing this to our attention. The A6 coefficient should have the negative sign. We will correct this information.

Congli Wang (posted 2020-10-03 04:50:48.55)

The Aspheric coefficient A6 is not consistent in two different places: (1) On this page, it is mentioned A6 = -0.0001090000. (2) However in the AutoCAD PDF, A6 = 1.0900023E-04. (Notice the missing minus sign as well as the last digits) (2*) If you click on "INFO" on https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3809, you found A6 = 1.0900023 x 10-4, which is consistent with (2). Which version is correct?

YLohia (posted 2020-10-08 03:03:09.0)

Hello, thank you for contacting Thorlabs and bringing this to our attention. The A6 coefficient should have the negative sign. 1.0900023E-04 was rounded down to 0.0001090000. We will correct this information.

Chris Manning (posted 2020-08-31 11:29:15.35)

I'm not sure that all the ones I asked for are here, but this is an impressive document that will benefit someone, if only as an example of the densest spreadsheet ever made: www.hoya-opticalworld.com/common/xls/HOYA20180717.xlsx

Chris Manning (posted 2020-08-31 10:29:38.817)

I was wondering about the melting points of these (moldable) glasses and their transmission ranges. I am interested in UV cure. It would be a nice touch if the glass names in the product column were hot links to the glass properties that included transmission ranges, melting points, CTE's, etc.

zhuzhanda (posted 2018-05-28 15:37:35.433)

光纤耦合选透镜焦距时，计算出的衍射极限光斑大小：4*波长*f/（D*Pi），书中衍射公式光斑半径大小为1.22*波长*f/D，二者有和区别和联系

YLohia (posted 2018-05-29 09:12:36.0)

Hello, thank you for contacting Thorlabs. Our Tech Support China team will reach out to you directly to discuss your request.

AR Coating Abbreviations
Abbreviation	Description
U	Uncoated: Optics do not have an AR Coating of any kind
A	Broadband AR Coating for the 350 - 700 nm or 400 - 600 nm range
B	Broadband AR Coating for the 600 - 1050 nm or 650 - 1050 nm range
C	Broadband AR Coating for the 1050 - 1620 nm or 1050 - 1700 nm range
V	Narrowband AR Coating designed for the wavelength listed in the table below

下の表は、当社ご提供のすべての可視ならびに近赤外域用の成形ガラス非球面レンズを掲載しております。赤外域用の成形ガラス非球面レンズについてはこちらをクリックしてご覧ください。表内の型番はマウント無し、コーティング無しのレンズを示しています。5つのARコーティングの欄における「X」の印は、そのコーティング付きのレンズをご用意していることを示しています(Vコーティングについてはその設計波長が記載されています)。右の表はARコーティングの記号とその仕様範囲を示しています。特定のレンズの詳細についてはXのリンクをクリックしてください。マウント付き、マウント無しでご用意しております。

Base Item #	AR Coating Options					Effective Focal Length	NA	Outer Diameter of Unmounted Lens	Working Distance		Entrance Clear Aperture of Unmounted Lens
Base Item #	U	A	B	C	V	Effective Focal Length	NA	Outer Diameter of Unmounted Lens	Unmounted	Mounted^a	Entrance Clear Aperture of Unmounted Lens
354710	X	X	X	X		1.5 mm	0.5	2.650 mm	0.5 mm^b	0.4 mm^b	S1: 1.15 mm S2: 1.50 mm^c
354140	X	X	X	X		1.5 mm	0.6	2.400 mm	0.8 mm	0.8 mm	S1: 1.14 mm S2: 1.60 mm^c
355151	X	X	X	X		2.0 mm	0.5	3.000 mm	0.5 mm^b	0.3 mm^b	S1: 1.09 mm S2: 2.00 mm^c
355440	X	X	X	X		2.8 mm	0.3/0.5^c	4.700 mm	2.0 mm^b	1.8 mm^b	S1: 3.76 mm S2: 4.12 mm^c
355392	X	X	X	X		2.8 mm	0.6	4.000 mm	1.5 mm	1.0 mm	S1: 2.50 mm S2: 3.60 mm^c
355390	X	X	X	X		2.8 mm	0.6	4.500 mm	2.2 mm	1.9 mm	S1: 3.60 mm S2: 3.60 mm^c
355660	X	X	X	X		3.0 mm	0.5	4.000 mm	1.6 mm	1.3 mm	S1: 2.35 mm S2: 3.60 mm^c
354330	X	X	X	X		3.1 mm	0.7	6.325 mm	1.8 mm	1.77 mm	S1: 5.00 mm S2: 3.84 mm^c
N414		X	X	X		3.30 mm	0.47	4.50 mm	1.94 mm	1.83 mm	3.52 mm
354340	X	X	X			4.0 mm	0.6	6.325 mm	1.5 mm^b	1.2 mm^b	S1: 3.77 mm S2: 5.10 mm^c
352610		X	X			4.00 mm	0.60	6.325 mm	1.52 mm	1.22 mm	4.80 mm
352671		X	X		405	4.02 mm	0.60	6.325 mm	1.37 mm	1.06 mm	4.80 mm
354350	X		X	X		4.5 mm	0.4	4.700 mm	2.2 mm	1.6 mm	S1: 2.05 mm S2: 3.70 mm^c
355230	X	X	X	X		4.5 mm	0.6	6.330 mm	2.8 mm^b	2.4 mm^b	S1: 3.93 mm S2: 5.07 mm^c
A230	X	X	X	X		4.51 mm	0.55	6.34 mm	2.91 mm	2.53 mm	4.95 mm
352230					1064	4.51 mm	0.551	6.325 mm	2.67 mm	2.43 mm	4.95 mm
354453	X	X	X	X		4.6 mm	0.5	6.000 mm	2.0 mm^b	0.9 mm^b	S1: 3.38 mm S2: 4.80 mm^c
A390		X	X			4.60 mm	0.53	6.00 mm	2.70 mm	1.64 mm	4.89 mm
354430	X		X	X		5.0 mm	0.2	2.000 mm	4.4 mm	4.0 mm	S1: 1.40 mm S2: 1.60 mm^c
354105	X	X	X	X		5.5 mm	0.6	7.200 mm	3.1 mm^b	2.0 mm^b	S1: 4.96 mm S2: 6.00 mm^c
354171	X	X	X	X		6.2 mm	0.3	4.700 mm	3.4 mm^b	2.8 mm^b	S1: 2.72 mm S2: 3.70 mm^c
355110	X	X	X	X		6.2 mm	0.4	7.200 mm	2.7 mm^b	1.6 mm^b	S1: 2.93 mm S2: 5.00 mm^c
352110					1064	6.24 mm	0.40	7.20 mm	2.67 mm	1.70 mm	5.00 mm
A110	X	X	X	X		6.24 mm	0.40	7.20 mm	3.39 mm	2.39 mm	5.00 mm
A375		X	X	X		7.50 mm	0.30	6.51 mm	5.90 mm	5.59 mm	4.50 mm
354240	X	X	X	X		8.00 mm	0.5	9.950 mm	5.90 mm^b	4.80 mm^b	S1: 8.00 mm S2: 6.94 mm^c
A240	X	X	X	X		8.00 mm	0.50	9.94 mm	5.92 mm	4.79 mm	8.00 mm
352240					1064	8.0 mm	0.5	9.950 mm	4.9 mm	3.8 mm	S1: 8.00 mm S2: 6.94 mm^c
354060	X	X	X	X		9.6 mm	0.3	6.325 mm	7.5 mm^b	7.1 mm^b	S1: 5.13 mm S2: 5.20 mm^c
354061	X	X	X	X		11.0 mm	0.2	6.325 mm	8.9 mm^b	8.5 mm^b	S1: 4.63 mm S2: 5.20 mm^c
352220					1064	11.00 mm	0.25	7.215 mm	6.97 mm	5.83 mm	5.50 mm
A220	X	X	X			11.00 mm	0.26	7.20 mm	7.97 mm	6.91 mm	5.50 mm
354220	X	X	X	X		11.0 mm	0.3	7.200 mm	6.9 mm^b	5.8 mm	S1: 4.07 mm S2: 5.50 mm^c
355397	X	X	X	X		11.0 mm	0.3	7.200 mm	9.3 mm^b	8.2 mm^b	S1: 6.24 mm S2: 6.68 mm^c
A397		X	X	X		11.00 mm	0.30	7.20 mm	9.64 mm	8.44 mm	6.59 mm
354560	X	X	X	X		13.86 mm	0.2	6.330 mm	12.1 mm	11.7 mm	S1: 4.54 mm S2: 5.10 mm^c
A260		X	X	X		15.29 mm	0.16	6.50 mm	14.09 mm	13.84 mm	5.00 mm
354260	X	X	X	X		15.3 mm	0.2	6.500 mm	12.7 mm^b	12.4 mm^b	S1: 4.61 mm S2: 5.00 mm^c
352280					1064	18.40 mm	0.15	6.500 mm	15.88 mm	15.63 mm	5.50 mm
A280		X	X	X		18.40 mm	0.15	6.50 mm	17.13 mm	16.88 mm	5.50 mm
354280	X	X	X	X		18.4 mm	0.2	6.500 mm	15.9 mm^b	15.6 mm^b	S1: 5.15 mm S2: 5.50 mm^c

マウント付きの場合、作動距離は筐体のネジが切られていない部分の端から測定したものです。
作動距離は、コリメートされる半導体レーザのウィンドウ(光の出射位置ではありません)からレンズまでの距離で測定しています。
マウント無しレンズの有効径はそれぞれの面で異なります。詳細については各レンズの説明ページをご覧ください。

EFL = 1.5 mm

Item # (Unmounted/ Mounted)	EFL^a	NA	OD	CA	WD^b	DW	M	Glass	Performance	Thread	Suggested Spanner Wrench
354710	1.5 mm	0.5	2.650 mm	S1: Ø1.15 mm S2: Ø1.50 mm	0.5 mm^c	1550 nm	∞	D-ZK3	Focal Shift / Spot Size Cross Section	-	-
C710TMD	1.5 mm	0.5	6.2 mm	S1: Ø1.15 mm S2: Ø1.50 mm	0.4 mm^c	1550 nm	∞	D-ZK3	Focal Shift / Spot Size Cross Section	M6 x 0.5	SPW306
354140	1.5 mm	0.6	2.400 mm	S1: Ø1.14 mm S2: Ø1.60 mm	0.8 mm^d	780 nm	∞	D-ZK3	Focal Shift / Spot Size Cross Section	-	-
C140TMD	1.5 mm	0.6	6.2 mm	S1: Ø1.14 mm S2: Ø1.60 mm	0.8 mm^d	780 nm	∞	D-ZK3	Focal Shift / Spot Size Cross Section	M6 x 0.5	SPW306

OD=外径
M=倍率

WD=作動距離
DW=設計波長

EFL=有効焦点距離
NA=開口数
CA=有効径

マウント無しレンズの設計波長での仕様
設計波長での仕様
この作動距離は、レンズ(マウント無しの場合)または筐体(マウント付きの場合)の背面から、コリメートしようとする半導体レーザのウィンドウ前面までの距離を表しています。
この作動距離は、レンズ(マウント無しの場合)または筐体(マウント付きの場合)の背面から焦点までの距離を表しています。

*マウント無しレンズの場合、外径寸法の最終桁が省略されている場合がございます。詳細は概要の「外径寸法に関するご注意」をご一読ください。

EFL = 2.x mm

Item # (Unmounted/ Mounted)	EFL^a	NA	OD	CA	WD^b	DW	M	Glass	Performance	Thread	Suggested Spanner Wrench
355151	2.0 mm	0.5	3.000 mm	S1: Ø1.09 mm S2: Ø2.00 mm	0.5 mm^c	780 nm	∞	D-ZLaF52LA	Focal Shift / Spot Size Cross Section	-	-
C151TMD	2.0 mm	0.5	6.2 mm	S1: Ø1.09 mm S2: Ø2.00 mm	0.3 mm^c	780 nm	∞	D-ZLaF52LA	Focal Shift / Spot Size Cross Section	M6 x 0.5	SPW306
355440	2.8 mm	0.3 / 0.5	4.700 mm	S1: Ø3.76 mm S2: Ø4.12 mm	2.0 mm^c	980 nm	2	D-ZLaF52LA	Focal Shift / Spot Size Cross Section	-	-
C440TMD	2.8 mm	0.3 / 0.5	8.24 mm	S1: Ø3.76 mm S2: Ø4.12 mm	1.8 mm^c	980 nm	2	D-ZLaF52LA	Focal Shift / Spot Size Cross Section	M8 x 0.5	SPW308
355392	2.8 mm	0.6	4.000 mm	S1: Ø2.50 mm S2: Ø3.60 mm	1.5 mm^d	830 nm	∞	D-ZLaF52LA	392_Asph.pdf	-	-
C392TMD	2.8 mm	0.6	6.2 mm	S1: Ø2.50 mm S2: Ø3.60 mm	1.0 mm^d	830 nm	∞	D-ZLaF52LA	392_Asph.pdf	M6 x 0.5	SPW306
355390	2.8 mm	0.6	4.500 mm	S1: Ø3.60 mm S2: Ø3.60 mm	2.2 mm^d	830 nm	∞	D-ZLaF52LA	390_Asph.pdf	-	-
C390TMD	2.8 mm	0.6	8.2 mm	S1: Ø3.60 mm S2: Ø3.60 mm	1.9 mm^d	830 nm	∞	D-ZLaF52LA	390_Asph.pdf	M8 x 0.5	SPW308

マウント無しレンズの設計波長での仕様
設計波長での仕様
この作動距離は、レンズ(マウント無しの場合)または筐体(マウント付きの場合)の背面から、コリメートしようとする半導体レーザのウィンドウ前面までの距離を表しています。
この作動距離は、レンズ(マウント無しの場合)または筐体(マウント付きの場合)の背面から焦点までの距離を表しています。

EFL=有効焦点距離
NA=開口数
CA=有効径

WD=作動距離
DW=設計波長

OD=外径
M=倍率

*マウント無しレンズの場合、外径寸法の最終桁が省略されている場合がございます。詳細は概要の「外径寸法に関するご注意」をご一読ください。

+1 数量資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日

355151 f= 2.0 mm, NA = 0.5, WD = 0.5 mm, Unmounted Aspheric Lens, Uncoated

￥6,678

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成型ガラス非球面レンズ、コーティング無し

成型ガラス非球面レンズ: ARコーティング無し

レンズの選択

レンズ設計公式

非球面レンズ係数

半導体レーザに合ったコリメート用レンズの選択

EFL = 1.5 mm

EFL = 2.x mm

EFL = 3.x mm

EFL = 4.xx mm

EFL = 5.x mm

EFL = 6.xx mm

EFL = 8.0x mm

EFL = 9.6 mm

EFL = 11.xx mm

EFL = 13.86 mm

EFL = 15.3 mm

EFL = 18.4 mm