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UV溶融石英広帯域プレート型ビームスプリッタ、コーティング:600~1700 nm


  • Beamsplitter Coating for the 600 - 1700 nm Range at 45° Incidence
  • Optimized for 50:50 Beam Splitting at 45°
  • Ø1/2", Ø1", 25 mm x 36 mm, and Ø2" Sizes

BSW30

(Ø2")

BSW29

(Ø1")

BSW28

(Ø1/2")

BSW29R

(25 mm x 36 mm)

Related Items


Please Wait
Plate Beamsplitter Selection Guide
SubstrateBeamsplitter Coating
UV Fused Silica250 - 450 nm
350 - 1100 nm
400 - 700 nm
532 nm and 1064 nm
600 - 1700 nm
700 - 1100 nm
1.2 - 1.6 µm
IR Fused Silica0.9 - 2.6 µm
Calcium Fluoride1 - 6 μm
2 - 8 μm
Zinc Selenide1 - 12 μm
7 - 14 μm

特長

  • 前面ビームスプリッターコーティング: 600~1700 nm
  • 分岐比(AOI=45°) 50:50に最適化
  • Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)、Ø25.4 mm(Ø1インチ)、25 mm x 36 mm、Ø50.8 mm(Ø2インチ)のサイズをご用意
  • UV溶融石英基板(透過曲線)
  • 裏面ARコーティング: 600~1700 nm
  • 裏面にはゴーストを最小限に抑制するための30 arcminのウェッジ角

Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)、Ø25.4 mm(Ø1インチ)、25 mm x 36 mm、Ø50.8 mm(Ø2インチ)のサイズでご用意している当社の50:50比UV溶融石英広帯域ビームスプリッタは、600~1700 nmの光が入射45°で最適化されるよう前面にビームスプリッターコーティングが施されています。 誘電体コーティングは長時間の安定性が実現します。

このUV域用溶融石英が使用されたプレート型ビームスプリッタは、UV域までの高い透過性、均質性、N-BK7より低い熱膨張係数を有しています。 また、UV溶融石英では実質的にレーザ誘起蛍光が存在しないので(193 nmで測定)、UV域から近赤外域に及ぶ用途に適しています。

前面および裏面の反射光によって生じる不要な干渉(ゴースト像など)を減少させるために、広帯域用プレート型ビームスプリッタの裏面にはARコーティングが施されています。 このコーティングは、前面のビームスプリッターコーティングと同じ動作波長範囲用に設計されています。 コーティングされていない基板への45°での入射では約4%の光が反射しますが、ビームスプリッタの裏面にARコーティングを施すと、この反射率はコー ティングされた全動作範囲において平均1.5%以下に減少します。 また、当社のすべての円形広帯域ビームスプリッタの裏面には30 arcminのウェッジがあることで、前述のARコーティングが反射を防止しきれなかった光の一部を拡散します。

各円形プレート型ビームスプリッタには、型番とARコーティングされたウェッジ付き面を示す矢印が刻印されています(「仕様」タブ内で概略図をご覧いただけます)。 顕微鏡フィルターキューブへの取付け用に設計された長方形ビームスプリッタでは、ビームスプリッターコーティング側に型番が刻印されているので、前面と裏面の識別が容易です。

当社では、 偏光無依存型ビームスプリッターキューブ(マウント付きおよびマウント無し)、 ペリクルビームスプリッタ(マウント付きおよびマウント無し)もご用意しています(「BSセレクションガイド」タブ参照)。633 nmにおける偏光無依存型ビームスプリッターキューブ、ペリクルビームスプリッタ、プレート型ビームスプリッタの比較については、「実験データ」タブをご参照ください。

生データはこちらからダウンロードいただけます。
反射率と透過率は、それぞれPerkin Elmer社のUV/可視域/近赤外域用分光光度計Lambda 950に方解石偏光子を取り付けて測定されたデータです。

Beamsplitter Drawing

注: 図は縮尺通りではありません。

Item #BSW28BSW29BSW29RaBSW30
SizeØ1/2"
(Ø12.7 mm)
Ø1"
(Ø25.4 mm)
25.0 mm x 36.0 mmØ2"
(Ø50.8 mm)
Thickness3 mm5 mm1.0 mm8 mm
Split Ratio (T:R) 50:50
Dimensional Tolerance+0.0 mm / -0.2 mm±0.1 mm+0.0 mm / -0.2 mm
Center Thickness Tolerance±0.4 mm±0.1 mm±0.4 mm
SubstrateUV Fused Silicab
Clear Aperture>Ø11.43 mm>Ø22.86 mm>22.5 mm x 32.4 mm>Ø45.72 mm
Surface Flatnessλ/4 at 633 nm Over the Clear Aperture-λ/4 at 633 nm Over the Clear Aperture
Transmitted Wavefront Error-λ/2 at 633 nm Over the Clear Aperture-
Coating on Surface 1 600 - 1700 nm Beamsplitter Coating for 45° AOI
Coating on Surface 2 Broadband AR Coating for 600 - 1700 nm
(Ravg <1.5% within Wavelength Range at 45° AOI)
Overall PerformanceTabs = 50 ± 10%, Rabs = 50 ± 10%, Tabs + Rabs > 99%,
|Ts-Tp| < 40% and |Rs-Rp| < 40%, 45° AOI
Surface Quality 20-10 Scratch-Dig
Durability MIL-M-13508C, MIL-C-675C, MIL-C-14806
Damage Threshold 6 J/cm2 (1064 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.515 mm)
  • コーティング側に型番を刻印
  • 基板の仕様の詳細についてはリンクをクリックしてご覧ください。

当社で行った特性確認実験: ビームスプリッタの種類に基づく比較

当社のプレート型、キューブ型、ペリクル型のビームスプリッタでの偏光角度、分岐比、出力パワーの総計を比較しました。 無偏光型のビームスプリッタについてはそれぞれ似たような機能を有していますが、詳細な機能についてはビームスプリッタの種類によって異なります。 ビームスプリッタには、種類によってそれぞれ長所と短所があります。 変動に敏感な実験においては、適切なビームスプリッタの選択が重要となります。 ここでは、3種類の一般的な無偏光のビームスプリッタを詳しく分析して、光学的パラメータを比較しました。

この実験では、光源として旧製品の安定化HeNeレーザHRS015 を使用しました(代替品はHRS015Bとなります)。 レーザ光の偏光軸を45°とするために、直線偏光子を使用し、S偏光とP偏光が等しくビームスプリッタに入射するようにしました。 次に実験対象のビームスプリッタが光路中に配置され、分岐後のビーム光が適切なディテクタに送出されるようにセットしました。 このセットアップで、光学素子を出力する総光パワーの値、偏光状態、分岐比や入射角による影響に関する実験検証を行いました。

下記のプロット図は、3種類のビームスプリッタで得られた測定値を図示しています。 これらのグラフによって各光学素子の性能が簡単に比較できます。 左下のプロット図は、各光学素子の出力光パワーの総計を示しています。 この測定結果は、入射光のパワーに対する出力光パワーの総計の変化を示しています。 この結果をみると、プレート型とペリクル型のビームスプリッタの性能は類似していますが、キューブ型では内部で光が吸収されている可能性が推測されます。 さらにこのプロット図は、出力光パワーの総計と入射角の間に相関関係がないことを示唆しています。 下の中央にあるグラフでは、各光学素子での出射偏光状態を比較しています。 キューブ型では、反射光と透過光で同様の偏光角になっており、一方でプレート型では、偏光角の差異が最も大きくなっています。 右下のプロット図は、実験で得られた分岐比の結果をまとめており、各ビームスプリッタの種類ごとに、入射パワーの変化に対する分岐比の結果を示しています。 この結果から、50/50のパワーの分岐においては、プレート型ビームスプリッタが最も理想値に近い数値を示しています。 この実験に使用された装置や実験結果のまとめは こちらをクリックしていただくとご参照いただけます。

当社ではビームを強度比や偏光に基づいて分岐する、様々なタイプのビームスプリッタを豊富にラインナップしています。フォームファクタの異なるものも多少ありますが、ペリクルや複屈折性結晶なども含めて、プレート型やキューブ型のビームスプリッタをご提供しております。ビームスプリッタの多くはマウント付きまたはマウント無しで取り揃えています。下記のリストでは当社のビームスプリッタの全ラインナップがご覧いただけます。 各項目のMore [+]をクリックすると、ご用意しているビームスプリッタの種類、波長、分岐比もしくは消光比、透過率、サイズをご確認いただけます。

偏光無依存型ビームスプリッタ

プレート型ビームスプリッタ
キューブ型ビームスプリッタ
ペリクルビームスプリッタ
  • 特に記載がない限り入射角は45°

偏光ビームスプリッタ

プレート型ビームスプリッタ
キューブ型ビームスプリッタ
複屈折性結晶ビームスプリッタ
  • 保護用筐体、ネジ切り無しリング、または偏光軸が表示されたシリンダにマウント済み
  • マウント無しの製品、保護用筐体または偏光軸が表示されたネジ切り無しシリンダにマウント済みの製品をご提供

その他のビームスプリッタ

その他のビームスプリッタ

Damage Threshold Specifications
Coating Designation
(Item # Prefix)
Damage Threshold
BSW2-6 J/cm2 (1064 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.515 mm)

当社のUV溶融石英プレート型ビームスプリッタの損傷閾値データ

右の仕様は、当社の溶融石英プレート型ビームスプリッタの測定値です。損傷閾値の仕様は、ビームスプリッタのサイズにかかわらず、すべての600~1700 nmコーティング付きUV溶融石英ビームスプリッタで同じです。

 

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:
yoonsmith  (posted 2017-06-26 14:30:42.41)
What is the birefregence of material used on BSW29 (Beam splitter) in 1550 nm region ? Does it generate optical path length variation about 100 nm in BSW29 induced by polarization state?
tfrisch  (posted 2017-07-20 11:51:58.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. I would expect no significant birefringence as both the substrate and coating layers are amorphous. I will reach out to you directly to discuss the limited data we have on this.
neil.troy  (posted 2014-08-09 08:46:42.2)
Looking at the data it appears that, for example, the transmission & reflectance for S polarized light is >50% across the range. Is this an error in labeling? That would mean there is more than 100% of the light accounted for. Likewise, in the P polarized the sum of percentages is always significantly less than 100%.
myanakas  (posted 2014-08-11 09:12:55.0)
Response from Mike at Thorlabs: Thank you for your feedback. You are correct, there was an error in the transmission plot that was being displayed on the web. The P- and S-polarization states were mislabeled in the legend. Based on your feedback this error has been fixed on the web.
tangjianwei1024  (posted 2013-02-02 07:59:46.987)
I would like to use this 600-1700nm broadband 50/50 beamsplitter on my Nikon inverted microscope to achieve NIR reflective illumination, therefore 25mm*36mm*1mm sized beamsplitter is needed (to be mounted in the filter cube). The 25mm*36mm sized beamsplitter is available for 400-700nm (BSW10R) and 700-1100nm (BSW11R). However, I didn't find my wanted size for 600-1700nm beamsplitter. How can I purchase? Thanks!
tcohen  (posted 2013-02-06 16:16:00.0)
Response from Tim at Thorlabs: Thank you very much for your feedback! We will be adding this to our product line and I will contact you to keep you updated.
user  (posted 2012-11-15 20:53:31.457)
Thanks. GONG
tcohen  (posted 2012-11-15 11:52:21.183)
Response from Tim at Thorlabs: We do not have damage threshold data for the BSW29 on hand. This will be tested soon and I will contact you to keep you updated.
xj.gong  (posted 2012-11-15 04:47:58.3)
Could you tell me the damage threshold of the BSW29? I cannot find the data on your website,Thanks. GONG
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
BSW28 Support Documentation
BSW28Customer Inspired! Ø1/2" 50:50 UVFS Plate Beamsplitter, Coating: 600 - 1700 nm, t = 3 mm
¥10,867
Today
BSW29 Support Documentation
BSW29Customer Inspired! Ø1" 50:50 UVFS Plate Beamsplitter, Coating: 600 - 1700 nm, t = 5 mm
¥15,051
Today
BSW29R Support Documentation
BSW29R25 mm x 36 mm 50:50 UVFS Plate Beamsplitter, Coating: 600 - 1700 nm, t = 1 mm
¥15,896
Today
BSW30 Support Documentation
BSW30Customer Inspired! Ø2" 50:50 UVFS Plate Beamsplitter, Coating: 600 - 1700 nm, t = 8 mm
¥23,352
Today
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