Thorlabs索雷博 AX252M 锥透镜

Thorlabs索雷博   AX252M    锥透镜

特性

• 已安装的Ø1/2英寸和Ø1英寸紫外熔融石英锥透镜
• 提供的底角：0.5°、1.0°、2.0°、5.0°、10.0°、20.0°和40.0°
• 提供未镀膜或镀宽带增透膜的版本
  • 350 - 700 nm(-A膜)
  • 650 - 1050 nm(-B膜)
  • 1050 - 1700 nm(-C膜)
• 兼容SM螺纹的组件
• 也提供未安装的紫外熔融石英锥透镜

应用

• 激光打孔
• 光学捕获
• 光学相干层析(OCT)

锥透镜通常也被称为旋转对称棱镜，是由一个圆锥面和一个平面构成的透镜。锥透镜常用来生成贝塞尔强度分布的光束或锥形非发散光束。将准直光束变为环形光束时，锥透镜的平面应面向准直光源。

Thorlabs已安装的紫外熔融石英(UVFS)锥透镜包含Ø1/2英寸和Ø1英寸版本，分别带有SM05(0.535"-40)和SM1(1.035"-40)螺纹的外壳，用于兼容我们的SM螺纹系列组件。这些锥透镜的底角范围从0.5°到40°。它们由高质量的紫外熔融石英制成，非常适合高功率激光应用。外壳上刻有无线符号和箭头，指向无线共轭的方向。

已安装的锥透镜有未镀膜或两面镀以下三种宽带增透膜的版本：-A (350 - 700 nm)、-B (650 - 1050 nm)或-C (1050 -1700 nm)。两面都镀增透膜刻有减少表面反射，从而提高透过率.(R_avg < 0.5%)。如需定制镀膜，请联系技术支持。

锥透镜折射光时遵循斯涅尔定律。可以用来测量偏转角：

其中，n是玻璃的折射率，α是锥透镜的物理底角，ß是折射光与光轴产生的偏转角。此处假设空气的折射率为1。详情请参考图1.1。更多信息，请看上面的光束形状标签。

定制锥透镜
Thorlabs的熔融石英锥透镜在美国新泽西州牛顿市总部生产的。内部生产有利于全程控制生产流程，获得最小的圆角直径。更多信息，请看光束形状标签。我们的光学元件事业部具有广泛的生产能力，能够为OEM销售和小批量的一次性订单提供定制光学元件。定制选项包括底角和镀膜，价格与我们标准产品相差无几。通过独特的后期抛光工艺，我们能够提供小至0.7 mm的圆角直径和低至10 nm(RMS)的表面不规则度。如需咨询定制订单

Thorlabs也提供硒化锌锥透镜，宽带增透膜用于7 - 12 µm。

• 点击链接查看基底的详细规格。

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图1.1 上图展示了此页面提到的厚度及角度的定义。

锥透镜生成的光束

• 贝塞尔光束：无衍射
• 环状光束：非常适合激光打孔

图2.1: 0^th阶贝塞尔函数的绝对值。真正的贝塞尔光束要求每个环具有与中心峰值相同的能量，因此需要无限量的能量。

贝塞尔光束是无衍射的同心环状光束，且每个同心环具有与中心环相同的功率。从技术上讲是无法生成贝塞尔光束的，因为它需要无限量的能量。但是让高斯光束通过锥透镜，并使光束的投影靠近锥透镜的圆锥面，就可以生成与贝塞尔分布非常相似的光束。图2.1显示的是这种0^th阶贝塞尔函数的绝对值。

当光束投影远离透镜时，形成单个环形光束。实际上，光束是圆锥形的(即直径随距离而增加)，但光线没有发散，因此环的厚度保持不变(见图2.2)。环的厚度是入射激光束直径的一半。这种类型的光束通常用于激光钻孔应用中。

图2.2: 锥透镜光线图。

圆角

产生的贝塞尔光束和环状高斯光束的强度分布会受到顶端缺陷的影响。如果顶端是圆形的，则零阶贝塞尔光束的中心波瓣会显示强度振荡，而不是体现出空间一致性¹，而空心高斯光束具有不对称的环，尾部朝向中心或次级环²。为了最大程度地缩小圆角，Thorlabs内部制造锥透镜，以便完全控制生产过程，使圆角的最小直径仅为0.70 mm。

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图2.3: 生成空心环状高斯光束的实验装置。

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图2.4：如观察屏上所示，Thorlabs的锥透镜(a)和两个一般锥透镜[(b)和(c)]生成的环形光束。Thorlabs锥透镜产生的环在短范围内从高强度过渡到低强度，而一般锥透镜则在更多像素上过渡。白色的水平线表示图2.5提取的强度分布的位置。

由于锥透镜顶端的任何缺陷都会影响出射光束的属性，因此我们通过比较Thorlabs锥透镜与两个一般锥透镜产生的空心高斯光束来展现Thorlabs锥透镜质量。环形光束通过图2.3所示的实验装置生成，其中包含633 nm激光器、GBE05-A 5X消色差伽利略扩束器、SM2D25D SM2环驱动可变光阑、锥透镜(AX2520和两个锥角20°的一般锥透镜)以及EDU-VS1聚苯乙烯观察屏。为了获得最佳性能，入射到锥透镜的激光必须是经过准直的小直径光束。这可以通过先给准直光束扩束，然后使光束通过关至2.0 mm的光阑实现。然后将得到的光束形状投影到观察屏上。观察屏位于远场位置。为了便于移动，观察屏安装在带卡入式导轨滑块的燕尾导轨上。

图2.4展现的是三种测试锥透镜在观察屏上显示产生的环状高斯光束。从光束质量上讲，Thorlabs锥透镜(图2.4(a))生成干净的环状光束，环的边缘和深色中心之间具有高对比度。而其他产家的锥透镜生成的环状光束质量不一。 如图2.4(c)所示，其中一种一般锥透镜生成的环在高强度区域和低强度区域之间的对比度很差。主环显得较弱，并且环内可见非零强度分布。底部图片中第二种一般锥透镜生成干净的环，但环的边缘与深色中心之间的对比度明显弱一些。

为了突出显示所得光束的强度变化，做出这些图片的伪彩色标度版本并提取了线轮廓。图2.4并排展现了原始图像(左边)和伪彩色图像(右边)；图中的一条白线表明了强度分布图的位置出处，图2.5显示了对应的像素信息。对三种测试锥透镜的线强度比较表明，Thorlabs的锥透镜具有最鲜明的强度峰值，即最佳对比度，因为它在最小像素数量上强度从明变暗。而一般锥透镜在较大的像素范围内从亮边缘过渡到零强度中心，这一点可以在不对称强度峰值缓慢衰减的尾部看出来。这种情况会导致亮环和空心之间的对比度降低。请注意，环中心处的非零峰值是预期效果，因为只有理想的、完美的锥透镜才具有高强度边缘并在其他地方是零强度。通过改善圆角直径并减少锥透镜的表面缺陷，可以提高高强度区域和非零中心之间的对比度。

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图2.5: 从图2.4环形光束图像种提取的线轮廓。Thorlabs的锥透镜具有最鲜明的强度峰值，从亮边到零强度中心的过渡最陡峭。强度以任意单位表示，并非绝对测量值。位置也以任意单位提供，但与像素数量有关。

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这些锥透镜未镀膜，用于185 nm - 2.1 µm的波长范围。它们的基底是紫外熔融石英，非常适合从紫外到近红外的应用。与N-BK7相比，紫外熔融石英具有更好的均匀性和更低的热膨胀系数。

下方的光学元件通过SM卡环固定在外壳中。从安装座中取下光学元件时必须小心谨慎，以防止光学元件受损。

Item #	Diameter	Physical Angle (α)	Deflection Angle (ß)a	Center Thickness (tc)	Edge Thickness (te)	Wavelength Range	Transmission Curveb	Housing	Reference Drawing
AX1205M	Ø1/2" (Ø12.7 mm)	0.5°	0.2°	5.1 mm	5.0 mm	185 nm - 2.1 µm	Raw Data	SM05-Threaded Mount
AX121M		1.0°	0.5°	5.1 mm
AX122M		2.0°	0.9°	5.2 mm
AX125M		5.0°	2.3°	5.6 mm
AX1210M		10.0°	4.7°	6.1 mm
AX1220M		20.0°	10.0°	7.3 mm
AX1240M		40.0°	29.9°	10.3 mm
AX2505M	Ø1" (Ø25.4 mm)	0.5°	0.2°	5.1 mm				SM1-Threaded Mount
AX251M		1.0°	0.5°	5.2 mm
AX252M		2.0°	0.9°	5.4 mm
AX255M		5.0°	2.3°	6.1 mm
AX2510M		10.0°	4.7°	7.2 mm
AX2520M		20.0°	10.0°	9.6 mm
AX2540M		40.0°	29.9°	15.7 mm

• 偏转角由532 nm的光计算得到。
• 10 mm厚窗口片的典型透过率曲线。

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