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ハイパワー偏光ビームスプリッターキューブ、マウント付き


  • High Damage Threshold (See the Damage Thresholds Tab)
  • Available Wavelengths: 355, 405, 532, 633, 780 - 808, and 1064 nm
  • SM1 and 30 mm Cage System Compatible

CCM1-PBS25-532-HP

532 nm 

CCM1-PBS25-1064-HP

1064 nm 

Mounted Beamsplitting
Cube in 30 mm Cage Setup

Related Items


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Cube-Mounted Beamsplitter Drawing
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ハイパワー偏光ビームスプリッターキューブの図面。キューブ上部には、型番と推奨光路のうちの1つが刻印されています。ミリ規格の製品にはM4 x 0.7タップ穴、インチ規格の製品には#8-32タップ穴がそれぞれ1つ付いています。
Engraving Detail
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マウントには、型番と推奨光路のうちの1つが刻印されています。

特長

  • 高い損傷閾値(「損傷閾値」タブ参照)
  • 355 nm、405 nm、532 nm、633 nm、780~808 nm、1064 nm用の製品をご用意
  • ビームスプリッタ境界面のオプティカルコンタクトによる接合が吸収や分散による損失を最小限に抑制
  • 30 mmのケージシステムに取付け可能なマウントに納められた25.4 mmのキューブ
  • 4面にSM1ネジ付きポート

当社では、30 mmのケージシステムに取付け可能なSM1ネジポート付き筺体に納められたハイパワー偏光ビームスプリッターキューブをご用意しています。このキューブは、誘電体ビームスプリッターコーティングでS偏光成分を反射させ、かつP偏光成分を透過させることで、それぞれの偏光成分を分離します。最大の偏光消光比が必要な場合は、Tp:Ts>2000:1の消光比を有する透過光をご使用ください。これらのビームスプリッターキューブの4面には反射率を最小限に抑える誘電体Vコーティングが施されており、405 nm、633 nm、780~808 nm、もしくは3つの主要なNd:YAG高調波(355 nm、532 nm、または1064 nm)のうちのいずれかの波長に対応しています。仕様の詳細については「仕様」タブをご参照ください。

こちらのビームスプリッタはエポキシ接着ではなく、オプティカルコンタクトによって接合しているので、吸収や分散による損失はわずかです。オプティカルコンタクトが可能な平面度になるまで斜面を研磨することにより、高い透過率と最小のビーム変位を実現する小型で熱安定性に優れたビームスプリッターキューブの製造が可能となります。 オプティカルコンタクトを行う前に、2つの斜面のうちの1面にのみビームスプリッターコーティングを施しています。光をどの面に入射してもS偏光成分とP偏光成分を分離することは可能です。各部品には、型番と推奨光路を示す矢印が刻印されていますので扱いやすくなっております。

このケージキューブマウント付き偏光ビームスプリッタには4つのSM1ネジ付きポートがあり、底部にあるM4(もしくは#8-32)タップ穴を使用してポストに取り付けることができます。キューブに接続可能な、追加のSM1ネジ付きØ12 mm~Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)回転マウントは別売りとなっています。コネクタCM1-CC、またはケージロッドとアダプタERSCAを使用して他のケージキューブを筐体に接続することも可能です。

ビームスプリッターキューブはそれぞれケージキューブに接着剤で固定されているため、マウントから取り外すことはできません。しかし、マウント無しの偏光ビームスプリッターキューブにお使いいただける、空の30 mmケージキューブもご用意しています。当社のキューブマウント付き光学素子のラインナップについては、「マウント付き光学素子ガイド」タブをご覧ください。

Item #Design
Wavelength
Damage Threshold
CCM1-PBS25-355-HP(/M)355 nm3 J/cm(355 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.299 mm)
CCM1-PBS25-405-HP(/M)405 nm70 W/cm (405 nm, CW, Ø30 µm)a
CCM1-PBS25-532-HP(/M)532 nm>10 J/cm
(532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.43 mm)
CCM1-PBS25-633-HP(/M)633 nm-
CCM1-PBS25-780-HP(/M)780 nm>10 J/cm
(810 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.062 mm)
CCM1-PBS25-1064-HP(/M)1064 nm>10 J/cm
(1064 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø1.00 mm)
  • これは認証用の測定です。 光学素子に損傷を与えずに、レーザの最大パワーは無損傷で到達します。 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)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、「損傷閾値」タブをご参照ください。
Common Specifications
Beamsplitter Cube Size1" (25.4 mm)
MaterialUV Fused Silicaa
AR Coating Reflectance
(0° AOI)
Rabs <0.25%
at Design Wavelength
Extinction RatiobTp:Ts >2000:1
Transmission EfficiencyTp >95%
Reflection EfficiencyRs >99.5%
Transmitted Beam Deviation±5 arcmin
Reflected Beam Deviation90° ± 20 arcmin
Clear Aperture>Ø20.3 mm
Transmitted Wavefront Errorc<λ/4 at 633 nm
Surface Flatness<λ/10 at 633 nm
Surface Quality20-10 Scratch-Dig
Mounting TapImperial: 8-32
Metric: M4 x 0.7
  • 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。
  • 消光比(ER)は、評価する上で十分な偏光比を有する直線偏光を入射したときに得られる、最大透過率の最小透過率に対する比率です。偏光子の透過軸に対して入射光の偏光方向が平行のときに最大透過率、そこから偏光子を90°回転させると最小透過率が得られます。
  • 波面誤差は透過光と反射光の両方の数値。

透過率および反射率のデータ

こちらのタブでは当社のハイパワー偏光ビームスプリッターキューブの典型的な透過率のグラフと、キューブ表面に施されているARコーティングの反射率のグラフをご覧いただけます。


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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。
405 nm V-Coating Reflectance Graph
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Transmission Graph: 405 nm High Power Beamsplitting Cube
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405 nm V-Coating Reflectance Graph
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生データはHereからダウンロードいただけます。
Transmission Graph: 532 nm High Power Beamsplitting Cube
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532 nm V-Coating Reflectance Graph
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Transmission Graph: 633 nm High Power Beamsplitting Cube
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532 nm V-Coating Reflectance Graph
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Transmission Graph: 780 nm High Power Beamsplitting Cube
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780 nm V-Coating Reflectance Graph
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Transmission Graph: 1064 nm High Power Beamsplitting Cube
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1064 nm V-Coating Reflectance Graph
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可変ビームスプリッタ/減衰器を構成する部品

可変ビームスプリッタ/減衰器

直線偏光の分岐比および透過強度を連続的に可変できる可変ビームスプリッタ/減衰器を下記の波長用にご用意しております。 下記以外の波長、またはさらに高出力での使用をご検討の場合は、当社のマウント付きハイパワービームスプリッターキューブ、1/2波長板、ならびに回転マウントCRM05を使用してお客様ご自身で可変減衰器を構築することができます。

動作

1/2波長板を通ってビームスプリッタ/減衰器に入射する直線偏光は、1/2波長板のファスト軸から入射偏光ビームまでの角度の2倍回転します。 そしてビームスプリッターキューブに入射された光はP偏光とS偏光状態に分離します。 P偏光はキューブ内をまっすぐに通ります。S偏光は90°反射し、キューブの側面から出射します。 ビームスプリッターキューブのP:Sの偏光比率は、1/2波長板のファスト軸の角度を変更することにより連続的に可変することができます。

入射ビームがP偏光であれば、可変ビームスプリッタ/減衰器を透過した光の偏光状態もP偏光となります。 P偏光を入射する場合、最大透過率が得られるのは、ファスト軸がビームの偏光にアライメントされるときです。 波長板のファスト軸が入射ビームに対して45°の場合、光が90°回転してS偏光となり、ビームスプリッターキューブの側面方向に反射されるので、透過率は最小になります。

構築方法

この例では偏光ビームスプリッターキューブCCM1-PBS25-405-HP、Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)用波長板WPMH05M-405、そして回転マウントCRM05を使用しています。 ビームスプリッターキューブと波長板を選ぶ際には両方が同じ波長用に最適化されていることと、損傷閾値が用途に適していることをご確認ください。

1.まず1/2波長板(素子)をマウントから取り外してください。 波長板を保持している固定リングSM05RRは、スパナレンチSPW603を使用して緩めることができます。 波長板の縁部分はファスト軸を示すため平坦に削られています。

2.付属の固定リングSM05RRを用いて波長板をCRM05に取り付けます。 CRM05に刻印されている角度が波長板のファスト軸のアライメントに利用されます。

3.組立て終わったアセンブリを偏光ビームスプリッターキューブの入射部にねじ込んでください。

これで可変ビームスプリッタ/減衰器は使用可能となります。

ComponentQuantity
Mounted High-Power Beamsplitter Cube1
Ø1/2" Half-Wave Plate1
Continuous Rotation Mount (CRM05)1
Spanner Wrench for SM05 Retaining Rings (SPW603)1
wave plate fast axis
図1: 波長板の平坦な縁部分により、ファスト軸が分かります。

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2: 付属の固定リングSM05RRを使用してØ12.7 mm(Ø1/2インチ)用波長板を回転マウントCRM05に固定します。

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3: 回転マウントをビームスプリッターキューブのSM1ネジ付き開口部にねじ込めば、可変減衰器の完成です。

30 mmケージキューブ付き光学素子のセレクションガイド

下の表には当社の30 mmケージキューブ付き光学素子全製品のリンクがございます。16 mmケージキューブ付き光学素子については、16 mmケージシステムガイドをご覧ください。

Non-Polarizing BeamsplittersPolarizing BeamsplittersHigh Power Polarizing Beamsplitters
Non-Polarizing Beamsplitter CubePolarizing Beamsplitter CubeHigh-Power Polarizing Beamsplitter Cube
Pellicle BeamsplitterLaser Line Polarizing BeamsplittersCircular Polarizer
Pellicle BeamsplittersLaser Line Polarizing Beamsplitter CubeCircular / Variable Polarizers
Penta PrismsTurning MirrorsVariable Beamsplitters/Attenuators
Penta PrismsTurning MirrorsVariable Beamsplitters / Attenuators

光学素子なしの30 mmケージキューブセレクションガイド

Dichroic Mirror HolderEmpty Compact Cage Cube
Rectangular Dichroic Mirrors and FiltersEmpty Compact 30 mm Cage Cube
Damage Threshold Specifications
Design WavelengthDamage Threshold
355 nm3 J/cm2 (355 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.299 mm)
405 nm
70 W/cm (405 nm, CW, Ø30 µm)a,b
532 nm
>10 J/cm2 (532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.43 mm)
780 - 808 nm
>10 J/cm2 (810 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.062 mm)
1064 nm
>10 J/cm2 (1064 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø1.00 mm)
    • 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。
    • 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。

ハイパワー偏光ビームスプリッターキューブの損傷閾値

右の仕様は当社のハイパワー偏光ビームスプリッターキューブの測定値です。

 

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。

当社では、Nd:YAGレーザ用に最適化した光学素子を幅広くご用意しています。詳細は下記をご参照ください。

Nd:YAGレーザ用光学素子セレクションガイド
Dielectric MirrorsUltrafast Mirrors
Laser Line Mirrors, 1064 nm, 532 nm, 355 nm, 266 nmRight-Angle Prism Mirrors, Nd:YAG Laser LinesCage Cube-Mounted Turning Prism MirrorsNd:Yag Ultrafast Mirrors
Laser Line Mirrors,
1064 nm, 532 nm, 355 nm, 266 nm
Right-Angle Prism Mirrors,
1064 nm, 532 nm
Cage Cube-Mounted Prism Mirrors,
1064 nm, 532 nm
Low GDD Ultrafast Mirrors,
1064 nm or 532 nm
BeamsplittersObjectives
Harmonic Beamsplitters, 1064 nm, 532 nm, 355 nm, 266 nmHigh-Power Polarizing Beamsplitter Cubes, 1064 nm, 532 nmHigh Power Focusing Objectives, 1064 nm, 532 nm
Harmonic Beamsplitters,
1064 nm, 532 nm, 355 nm, 266 nm
High-Power Polarizing Beamsplitter Cubes, 1064 nm, 532 nm: Unmounted or MountedNon-Polarizing Plate Beamsplitters, 1064 nm, 532 nmHigh Power Focusing Objectives,
1064 nm, 532 nm
LensesFilters
UVFS Plano-Convex Lenses, 1064 nm, 532 nmAir-Spaced Doublets, 1064 nm, 532 nmLaser Line Filters, 1064 nmLaser Line Filters, 532 nm
UVFS Plano-Convex Lenses,
1064 nm, 532 nm:
Unmounted or Mounted
Air-Spaced Doublets,
1064 nm, 532 nm
Laser Line Filters, 1064 nm:
Standard or Premium
Laser Line Filters, 532 nm:
Standard or Premium

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

偏光子セレクションガイド

当社では、ワイヤーグリッド、フィ ルム、方解石、α-BBO、ルチル、ならびにビームスプリッタを含むさまざまな偏光子をご用意しております。 ワイヤーグリッド偏光子のラインナップは、可視域から遠赤外域にも達する波長範囲に対応します。 ナノ粒子直線フィルム偏光子は最高で100 000:1の消光比を有しています。 また、その他のフィルム偏光子は、可視域から近赤外域までの光の偏光に使用できる製品としてお手軽な価格でご提供しております。 次に当社のビームスプリッタ偏光子は反射ビームの利用や、より完全に偏光された透過ビームの使用を可能にします。 最後に、α-BBO(UV域)、方解石(可視~近赤外域)、ルチル(近赤外~中赤外域)ならびに、オルトバナジン酸イットリウム(YVO4)(近赤外域~中赤外域)偏光子は、それぞれの波長範囲で100 000:1の高い 消光比を有する製品となっております。

偏光子の種類、波長範囲、消光比、透過率、ならびにサイズについては、下の表のMore [+]をクリックしてご覧ください。

Wire Grid Polarizers
Film Polarizers
Beamsplitting Polarizers
alpha-BBO Polarizers
Calcite Polarizers
Quartz Polarizers
Magnesium Fluoride Polarizers
Yttrium Orthovanadate (YVO4) Polarizers
Rutile Polarizers
  • 透過率特性をご覧になるにはグラフのアイコンをクリックしてください。 各特性データは、ある1つの基板またはコーティングの透過率をサンプルとして示しており、その特性は保証されているものではありません。
  • 偏光軸の印付きのマウント、ネジ切り無しリング、またはシリンダに取付け済み。
  • マウント無し、または偏光軸印付きのSM05ネジ付きマウントに取付け済みのタイプをご用意。
  • マウント無し、または偏光軸印付きのSM01ネジ付きマウントに取付け済みのタイプをご用意。
  • マウント無し、またはケージシステム対応キューブに取り付け済みのタイプをご用意。
  • 方解石は天然の物質で、350 nmあたりの典型的な透過率は約75%となります(Transmission欄をご覧ください)。
  • マウント無し、またはØ12.7 mmの筐体(ネジ切りなし)に取付け済みのタイプをご用意。
  • 方解石の透過率特性は、直線偏光が偏光子筐体に記されている偏光軸とアライメントしている場合に有効です。
  • Vコーティング(1064 nm)付きの製品は、型番末尾が「-C26」となっています。
  • マウント無し、または偏光軸印付きのマウントやネジ切り無しシリンダに取付け済みのタイプをご用意。

Posted Comments:
David Vojna  (posted 2019-08-29 07:12:52.06)
Dear Sir/Madam I am wondering, what is the CW damage threshold for the CCM1-PBS25-1064-HP/M polarizer? Only the pulsed limitations are listed. We would like to use it up to 1kW @ 1070 nm, Gaussian beam profile with 5 mm diameter. In case this polarizer would not be appropriate, do you have any other polarizers to recommend? Many thanks Best David Vojna
YLohia  (posted 2019-08-29 10:01:45.0)
Hello David, thank you for contacting Thorlabs. We expect the CCM1-PBS25-1064-HP/M to be able to withstand your 1 kW, 1070 nm, 5mm diameter beam based on what we have seen.
k.g.p.folkersma  (posted 2013-02-12 08:33:53.147)
Is there a known damage threshold for CW lasers for the 1064nm version? I'd like to use it in a 30-60W CW (near gaussian) beam with a diameter of ~2-4mm.
cdaly  (posted 2013-02-20 15:45:00.0)
Response from Chris at Thorlabs: Thank you for using our web feedback. We anticipate these will be able to handle at least 70W/cm. So for your beam diameters of 2-4 mm, this is going to mean a power handling of 14-28 W respectively. 30-60 is just about twice what we can recommend.
s-victori  (posted 2013-01-22 05:12:50.15)
CMI-PBS25-532-HP: I know it is designed for normal incidence but what is the accepted incidence angle ? +/-7° is still OK ? Regards,

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