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吸収型および反射型NDフィルターキット


  • Reflective and Absorptive ND Kits
  • Laser-Engraved Labels on Mounted Versions
  • Choose from Ø1/2", Ø25 mm, Ø2", and 2"x 2" Sizes

NEK01S

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Neutral Density Filter
Selection Guide
Absorptive
Uncoated
(400 - 650 nm)
Mounted
Unmounted
Uncoated
(1000 - 2600 nm)
Mounted
Unmounted
AR Coated
(350 - 700 nm)
Mounted
Unmounted
AR Coated
(650 - 1050 nm)
Mounted
Unmounted
AR Coated
(1050 - 1700 nm)
Mounted
Unmounted
Variable
Reflective
UV Fused Silica
(200 - 1200 nm)
Mounted
Unmounted
N-BK7
(350 - 1100 nm)
Mounted
Unmounted
ZnSe
(2 - 16 µm)
Mounted
Unmounted
Wedged UVFS (200 - 1200 nm)
Wedged N-BK7 (350 - 1100 nm)
Variable
Neutral Density Filter Kits
Optic Cleaning Tutorial

特長

  • Ø25.4 mm(Ø1インチ)のマウント付き反射型(金属)NDフィルタ
  • Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)、Ø25 mm、Ø50.8 mm(Ø2インチ)、50.8 mm(2インチ)角の吸収型NDフィルタ
  • 光学濃度0.1~4.0のフィルタ10枚(NEK02では0.1~5.0のフィルタ12枚)が付属
  • マウント付きバージョンはSMネジ付きレンズチューブに収納
  • 刻印付きのインサート部がフィルタを保管ボックス内にしっかりと保持

当社の反射型および吸収型減光(ND)フィルターキットでは、便利な金属製保管ボックスに最も一般的なフィルタが収納されています。各キットに付属するフィルタの詳細情報については、「仕様(反射型)」および「仕様(吸収型)」タブをご参照ください。

Ø12.7 mm吸収型NDフィルタはSM05シリーズレンズチューブに、Ø25 mm金属および吸収型NDフィルタはSM1シリーズレンズチューブに、そしてØ50.8 mm(Ø2インチ)吸収型NDフィルタはSM2シリーズレンズチューブにそれぞれ取り付けられています。全ての筐体には、光学濃度が刻印されています。同じサイズのレンズチューブは積重ね可能なので、光学濃度を付加することができます。吸収型50.8 mm角フィルタは当社の積層型フィルターホルダに取付け可能で、光学濃度効果を付加することができます。

フィルターキットは、それぞれ保管や持ち運びに便利な金属製保管ボックスに収納されています。マウント付きØ25 mmフィルタ(KT01)、マウント付きØ50.8 mm(Ø2インチ)フィルタ(KT06)、マウント無し50.8 mm角フィルタ(KT03)用の保管ボックスも個別にお買い求めいただけます。

光学濃度と透過率

光学濃度(OD)は光学フィルタによりもたらされる減衰率、つまり入射ビームの光パワーをどれだけ減少させるかを示しています。光学濃度(OD)は透過率Tの関数として次の方程式で表されます。

Optical Density Equation

Tは0から1の間の値です。光学濃度の高いNDフィルタ(吸収型)を選択した場合、入射光の吸収率は高く、透過率は低くなります。透過率を高く、吸収率を低くするためには、低い光学濃度のNDフィルタが適切と言えます。例えば、光学濃度2のフィルタでは透過率が0.01であり、フィルタは入射ビームのパワーを1%まで減衰させるという結果になります。当社のNDフィルタの透過率のデータは、パーセント(%)で表示されています。

反射型NDフィルタ

NDK01 Kit - Common Specifications
SubstrateN-BK7a
Front Surface CoatingInconel
Spectral Range350 - 1100 nm
Unmounted Optic DiameterØ25.0 +0.00/-0.20 mm
Unmounted Optic Thickness1.0 ± 0.10 mm (unmounted)
Clear Aperture90% of Optic Diameter
Surface Quality40-20 Scratch-Dig
Surface Flatness< 2λ
Parallelism< 3 arcsec
Damage ThresholdSee Damage Thresholds Tab
  • リンクをクリックすると基板の仕様がご覧いただけます。
NDK01 Kit Contents
Item #Optical
Density
Nominal
Transmission
Transmission
Data
ND01A0.179%info
ND02A0.263%info
ND03A0.350%info
ND04A0.440%info
ND05A0.532%info
ND06A0.625%info
ND10A1.010%info
ND20A2.01.0%info
ND30A3.00.10%info
ND40A4.00.01%info

UV反射型NDフィルタ

NUK01 Kit - Common Specifications
SubstrateUV Fused Silicaa
Front Surface CoatingInconel
Spectral Range200 - 1200 nm
Unmounted Optic DiameterØ25.0 +0.00/-0.50 mm
Unmounted Optic Thickness1.0 ± 0.25 mm (unmounted)
Clear Aperture90% of Optic Diameter
Surface Quality40-20 Scratch-Dig
Surface Flatness< 5λ
Parallelism< 3 arcmin
Damage Threshold (CW)See Damage Thresholds Tab
  • リンクをクリックすると基板の仕様がご覧いただけます。
NUK01 Kit Contents
Item #Optical
Density
Nominal
Transmission
Transmission
Data
NDUV01A0.179%info
NDUV02A0.263%info
NDUV03A0.350%info
NDUV04A0.440%info
NDUV05A0.532%info
NDUV06A0.625%info
NDUV10A1.010%info
NDUV20A2.01.0%info
NDUV30A3.00.10%info
NDUV40A4.00.01%info

吸収型NDフィルタの仕様

Item #NEK02NEK01NEK03NEK01S
Filter SizeØ1/2"Ø25 mmØ2"2" X 2"
Number of Filters in Kit12101010
Diameter Tolerance+0.0 / -0.25 mm
Clear Aperture90% of Outer Diameter90% of Total Area
Surface Flatness @ 633 nmλ/4λ
Surface Quality40-20 Scratch-Dig
Parallelism< 3 arcmin< 10 arcsec
Substrate MaterialNG4, NG9, or NG11 (Schott)
Damage ThresholdSee Damage Thresholds Tab
Filter MountEngraved
SM05L03
Engraved
SM1L03
Engraved
SM2L03
Unmounted

 

キット内容

NEK02NEK01NEK03NEK01SOptical
Density
(@ 633 nm)
Theoretical
Transmission
(@ 633 nm)
Transmission
Dataa
Substrate
Thicknessb
Substrate
Ø1/2"Ø1"Ø2"2" x 2"
NE501ANE01ANE2R01ANE201B0.1 ± 0.0177.6 to 81.3%info0.56 mmNG11
NE502ANE02ANE2R02ANE202B0.2 ± 0.0161.7 to 64.6%info1.43 mmNG11
NE503ANE03ANE2R03ANE203B0.3 ± 0.0150%info2.30 mmNG11
NE504ANE04ANE2R04ANE204B0.4 ± 0.0240%info0.71 mmNG4
NE505ANE05ANE2R05ANE205B0.5 ± 0.0332%info0.91 mmNG4
NE506ANE06ANE2R06ANE206B0.6 ± 0.0425%info1.10 mmNG4
NE510ANE10ANE2R10ANE210B1.0 ± 0.0610%info1.89 mmNG4
NE513A-c-c-c1.3 ± 0.085%info2.48 mmNG4
NE520ANE20ANE2R20ANE220B2.0 ± 0.101%info1.40 mmNG9
NE530ANE30ANE2R30ANE230B3.0 ± 0.150.1%info2.11 mmNG9
NE540ANE40ANE2R40ANE240B4.0 ± 0.200.01%info2.83 mmNG9
NE550A-c-c-c5.0 ± 0.251.0x10-3%info3.55 mmNG9
  • 透過率データは、サイズや形状にかかわらずODが同じNDフィルタに適用されます。
  • 各NDフィルタの実際の厚さは、製造に仕様されたガラスのロット毎のODによって変わります。
  • フィルタは別売りです。当社のマウント付き円形およびマウント無し円形または正方形のNDフィルタの形状をご参照ください。

 Optical DensityTransmissionReflectivity
OD 0.1 - 0.6
OD 1.0 - 2.0
OD 3.0 - 4.0

400~700 nmの透過率についてはこちらをクリックしてください。

OD 5.0 - 6.0
Damage Threshold Specifications
Optical
Density
Damage Thresholds
0.2Pulsed10 J/cm2 (532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.456 mm)
1.0Pulsed10 J/cm2 (532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.504 mm)
2.0CWa,b12 W/cm (532 nm, Ø1.0 mm)
4.0Pulsed5 J/cm2 (532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.340 mm)
  • ビームのパワー密度はW/cmの単位で計算してください。線形パワー密度が長パルスおよび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。
  • こちらのフィルタのCW光試験では、試験対象箇所に60秒の照射を行っています。

当社の吸収型NDフィルタの損傷閾値データ

右の仕様は当社の吸収型NDフィルタの測定データです。損傷閾値の仕様は光学濃度が同じであればフィルタのサイズにかかわらず同じです。

 

Damage Threshold Specifications
Optical
Density
Damage Thresholds
0.3CWa16 W/cm (532 nm, CW, Ø0.051 mm)
Pulsed0.025 J/cm2 (532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.493 mm)
1.0CWa5 W/cm (532 nm, CW, Ø0.019 mm)
Pulsed0.025 J/cm2 (532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.566 mm)
2.0CWa10 W/cm (532 nm, CW, Ø0.365 mm)
Pulsed0.025 J/cm2 (532 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.493 mm)
  • ビームのパワー密度はW/cmの単位で計算してください。線形パワー密度が長パルスおよび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。

当社の反射型NDフィルタの損傷閾値データ

右の仕様は当社の反射型NDフィルタの測定データです。損傷閾値の仕様は光学濃度が同じであればフィルタ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:
user  (posted 2020-08-07 10:44:51.183)
Hello, Do you have data's for the interval between 3.2 to 4.2 µm ? Regards
nbayconich  (posted 2020-08-11 11:07:55.0)
Thank you for contacting Thorlabs. The filters used in these kits below are intended to be used within the UV to NIR region and will not have the same nominal transmission out into the MIR region as in the UV-NIR. I will reach out to you directly with more information regarding the transmission properties of these filters.
user  (posted 2019-12-09 05:20:59.603)
Is the transmission and reflectivity data for different ODs shown in Specs(Absorptive) the same for both ND and NE series i.e. reflective and absorptive neutral density filters ? If not, then the transmission and reflectivity data shown in Specs(Absorptive) are for which type of filters? and could you provide the transmission and reflectivity data of the other type which has not been shown?
YLohia  (posted 2019-12-09 11:29:44.0)
Hello, the data shown in the "Specs (Absorptive)" tab only applies to the absorptive ND filters on this page, for example the NEK01 set. The data for the reflective ND filters (NDK01 and NUK01 sets) is given in the "Specs (Reflective)" tab. These data sets are not the same since the filters are completely different.
pietern  (posted 2017-05-17 16:27:18.26)
Hi I had a look at the damage thresholds for you absorptive and reflective Neutral Density Filters. According to what you list the Absorptive typically have a higher damage threshold than the reflective. Is this true as I have always believed the opposite? Could you please confirm whether the data stated is correct. Regards, Pieter Neethling
tfrisch  (posted 2017-05-19 04:19:35.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. Though it is not intuitive, yes, these absorptive filters have a higher damage threshold than these reflective filters. The reflective coating is the limiting factor, partly because it is a metallic coating with some non-negligible absorptive component and a smaller volume to disperse the heat. I will reach out to you directly to discuss this.
pickenha  (posted 2014-01-20 09:21:57.677)
Sehr geehrte Damen und Herren, ich benötige ein Angebot für einen Satz Refl. ND Filter NDK01 mit Box. Viele Grüße PD Dr. Rainer Pickenhain Universität Leipzig Institut für Experimentelle Physik II Halbleiterphysik Linnéstraße 5 04103 Leipzig Germany e-mail: pickenha@server1.rz.uni-leipzig.de
jlow  (posted 2014-01-20 08:55:08.0)
Response from Jeremy at Thorlabs: We will contact you on a quote for the NDK01.
klee  (posted 2009-07-29 18:10:45.0)
Response from Ken at Thorlabs to daniel.kraus: Unfortunately, the reflective ND filters are not recommended for pulsed laser use.
daniel.kraus  (posted 2009-07-29 14:23:02.0)
Dear Sir/Madam, are the reflective ND Filters suitable for pulsed laser applications? Kind Regards, Daniel Kraus
klee  (posted 2009-07-29 12:06:37.0)
Response from Ken at Thorlabs to daniel.kraus: Unfortunately, the reflective ND filters are not recommended for pulsed laser use.
Laurie  (posted 2009-02-05 15:09:24.0)
Response from Laurie at Thorlabs to r.a.loch: Thank you for your inquiry and interest in our products. The damage threshold for these absorptive ND filters is ~30W/cm^2 for a CW source. We do not recommend using these filters with pulsed light sources. If you have additional questions, please let us know.
r.a.loch  (posted 2009-02-05 11:37:53.0)
Dear Sir/Madam, What is the damage threshold for the Absorptive ND Filters? Kind regards, Rolf Loch

反射型NDフィルターキット

  • Ø25 mm SM1マウント付きフィルタ、インコネルコーティング付き
  • NDK01:350~1100 nmの波長範囲
  • NUK01:200 nmまでのUV域での動作に最適化
  • OD:1.3のN-BK7 反射型NDフィルタも別途お買い求めいただけます(型番:ND13A)
  • OD:1.3のUV溶融石英(UVFS) 反射型NDフィルタも別途お買い求めいただけます(型番:NDUV13A)
Item#SizeMountIncluded Storage BoxIncluded Optical Densities
NDK01Ø25 mmSM1KT010.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0
NUK01Ø25 mmSM1KT010.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
NDK01 Support Documentation
NDK01Box with 10 Reflective ND Filters, Ø25 mm, SM1 Mounted, 350 - 1100 nm
¥87,781
Today
NUK01 Support Documentation
NUK01Box with 10 UVFS Reflective Ø25 mm ND Filters, SM1-Mounted, 200 - 1200 nm
¥90,877
Today

吸収型NDフィルターキット

  • 吸収型NDフィルタの包括的なセット
  • 波長範囲400~650 nm; 650 nm以上の性能については「仕様(吸収型NDフィルタ)」タブをご覧ください。
  • Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)、 Ø25 mm(Ø0.98インチ)、Ø50.8 mm(Ø2インチ)、 50.8 x 50.8 mm(2インチ x 2インチ)バージョン
  • 円形フィルタは光学濃度(OD)と型番が刻印されたSMネジ切りマウント付き
  • ODが6、7、および8のフィルタも単品で別途お買い求めいただけます (下記リンク参照)。
  • さらにNBK-7製マウント付き吸収型NDフィルタマウント無し吸収型NDフィルタをご用意しております。
Item #Optic
Size
MountIncluded Storage BoxIncluded Optical Densities
NEK02Ø1/2"SM05KT020.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 1.0, 1.3, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0
NEK01Ø25 mmSM1KT010.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0
NEK03Ø2"SM2KT060.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0
NEK01S2" x 2"-KT030.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
NEK02 Support Documentation
NEK02Box with 12 Absorptive Ø1/2" ND Filters, SM05-Mounted, 400 - 650 nm
¥63,586
Today
NEK01 Support Documentation
NEK01Box with 10 Absorptive Ø25 mm ND Filters, SM1-Mounted, 400 - 650 nm
¥73,432
Today
NEK03 Support Documentation
NEK03Box with 10 Absorptive Ø2" ND Filters, SM2-Mounted, 400 - 650 nm
¥140,535
5-8 Days
NEK01S Support Documentation
NEK01SND Filter Set, 2 x 2 Square Filters, 10 pieces, 400 - 650 nm
¥109,586
Today

フィルタ用保管ケース

  • 光学素子の保管および整理用
  • 光学素子を損傷から保護
  • 光学素子の保管用にスポンジがインサート成形
Item #Designed to HoldMax # of Filters
KT01Mounted Ø1" (Ø25 mm)10
KT06Mounted Ø2"10
KT03Unmounted 2" x 2"10
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
KT01 Support Documentation
KT01マウント付きØ25 mm~Ø25.4 mm(Ø1インチ)円形光学素子用保管ケース、最大収納:10枚
¥12,450
5-8 Days
KT06 Support Documentation
KT06マウント付きØ50 mm~Ø50.8 mm(Ø2インチ)円形光学素子用保管ケース、最大収納:10枚
¥12,450
Today
KT03 Support Documentation
KT03マウント無し50.8 mm(2インチ)角 正方形光学素子用保管ケース、最大収納:10枚
¥11,712
5-8 Days
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