Thorlabs索雷博 ACA254-075-532 空气隙双合透镜
特性
- 增透膜在波长为532 nm或1064 nm处的反射率小于0.25%
- 空气隙设计具有10 J/cm2的损伤阈值
- Ø18 mm通光孔径
- 1英寸外径，可安装在Ø1英寸透镜套筒中
Thorlabs公司的高功率空气隙双合透镜是针对532 nm或1064 nm的光波进行优化的，在对应波长下具有出色的轴上性能。它们还具有设计波长（532 nm或1064 nm）对应的增透膜，在使用Nd:YAG激光器时具有出色的透射率。高功率、空气隙双合透镜比粘合双合透镜多两个自由度，这是因为空气隙透镜内部两个表面的曲率不需相等。该多样性使空气隙双合透镜的性能远高于粘合双合透镜。此外，空气隙设计具有很高的抗激光损坏特性。 注意，这些双合透镜不消色差；他们的目的是提供双合透镜的其他优点，如有限衍射光斑尺寸，适用于高功率激光器的用户。
这种双合透镜预先安装在一个铝质镜筒中，并保证透镜和镜筒间的直径公差较小，从而尽可能防止透镜偏离中心。每个安装镜筒都刻有准直电光源所需的部件号、增透膜波长、焦距和光传播方向。该安装套筒的外径为1英寸，可以安装在Ø1英寸透镜套筒中（如图1.1所示）。
注意：我们不建议拆卸这些镜头,因为这可能会影响性能。
| General Specifications | |
|---|---|
| Damage Threshold (-532 Lenses) | 10 J/cm2 (532 nm, Ø0.455 mm, 10 ns, 10 Hz) |
| Damage Threshold (-1064 Lenses) | 10 J/cm2 (1064 nm, Ø0.455 mm, 10 ns, 10 Hz) |
| Surface Quality | 10-5 Scratch-Dig (to Prevent Scattering from High Power Sources) |
| Transmitted Wavefront Error | ≤0.07λ(RMS)a |
| Focal Length Tolerance | ±1% |
| Clear Aperture | Ø18 mm |
| Reflectivity | R < 0.25% at 532 nm (-532 Lenses) or R < 0.25% at 1064 nm (-1064 Lenses) |
| Housing | Ø1" 6061-T6 Aluminum Barrel |
- ACA254-030-532和ACA254-030-1064的透过波前误差较大。
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图1.1 空气隙双合透镜用两个SM1RR卡环安装在SM1L30C Ø1英寸带槽孔的透镜套筒中。
| Air-Spaced Doublets Selection Guide | |
|---|---|
| UV (245 - 400 nm) | |
| Visible (350 - 700 nm) | |
| NIR (650 - 1050 nm) | |
| D (1.65 - 3 µm) | |
| E (3 - 5 µm) | |
| Laser-Line (532 & 1064 nm) |
Thorlabs的空气间隔双合透镜的损伤阈值数据
表2.1的规格为Thorlabs的空气间隔双合透镜的测量数据。损伤阈值规格对于给定的镀膜类型是固定的，无论透镜的焦距是多少。
激光诱导损伤阈值教程
以下简要介绍如何测量激光诱导损伤阈值，以及如何根据损伤阈值规格确定光学元件是否适用于特定应用。在选择光学元件时，理解光学元件的激光诱导损伤阈值(LIDT)是很重要的。光学元件的LIDT很大程度上取决于您所使用的激光类型。连续波(CW)激光一般通过热效应(膜层或基底的吸收)引起损伤。脉冲激光通常在引起热损伤之前就会夺去光学元件晶格结构中的电子。请注意，这里提供的指南是以室温工作和全新光学元件为前提(即，符合划痕-麻点规格、表面无污染等)。由于光学元件表面上的灰尘或其它微粒会降低损伤阈值，因此我们建议保持光学元件表面清洁，且没有杂质污染。关于清洁光学元件的更多信息，请查看我们的光学元件清洁教程。
测试方法
Thorlabs根据ISO/DIS 11254和ISO 21254标准测试LIDT。
首先，我们将一束低功率/能量光束入射待测光学元件。光学元件的10个位置在激光光束下曝光一段时间(连续激光)或曝光若干个脉冲(特定的脉冲重频)。曝光后，用显微镜(放大率~100X)检测是否存在可见的损伤。记录损伤位置的个数以及对应的功率/能量。接下来，增大或者降低入射光的功率/能量，在光学元件的10个新位置进行曝光。重复以上过程，直到观察到损伤为止。这样，损伤阈值就是光学元件在没有损伤时能够承受的最高功率/能量。图37B为一个BB1-E02反射镜的测试结果。
图37A 上图为带保护层的铝膜反射镜的LIDT测试结果。在此测试中反射镜的损伤阈值为0.43 J/cm2 (1064 nm、脉宽10 ns、10 Hz、Ø1.000 mm)。
图37B 用于确定BB1-E0 LIDT的示例曝光直方图| Table 37C Example Test Data | |||
|---|---|---|---|
| Fluence | # of Tested Locations | Locations with Damage | Locations Without Damage |
| 1.50 J/cm2 | 10 | 0 | 10 |
| 1.75 J/cm2 | 10 | 0 | 10 |
| 2.00 J/cm2 | 10 | 0 | 10 |
| 2.25 J/cm2 | 10 | 1 | 9 |
| 3.00 J/cm2 | 10 | 1 | 9 |
| 5.00 J/cm2 | 10 | 9 | 1 |
根据测试结果，反射镜的损伤阈值为2.00 J/cm2 (532 nm、脉宽10 ns、10 Hz、Ø0.803 mm)。请注意，这些测试是在干净光学元件上进行的，因为杂质和污染物可能会明显减小元件损伤阈值。本测试结果仅代表某一种膜层，Thorlabs的损伤阈值规格会根据膜层不同而有所变化。
连续波和长脉冲激光
当光学元件被连续波(CW)激光损伤时，通常是由于吸收激光能量造成表面融化或者光学膜层(增透膜)损伤[1]。分析LIDT时，脉宽大于1 µs的脉冲可以看作连续激光。
对于脉宽在1 ns和1 µs之间时，可能由于吸收或介电击穿产生激光诱导损伤，因此用户必须同时分析连续波和脉冲LIDT。吸收可能是由光学元件的固有属性或表面不规则引起的；只有满足或超过制造商提供的表面质量规格的光学元件，LIDT值才有效。尽管很多光学元件能够承受高功率连续波激光，但胶合(如消色差双合透镜)或高吸收(如中性密度滤光片)等光学元件的连续波损伤阈值则较低，这是因为胶合层或金属膜的吸收或散射会降低损伤阈值。
图37D LIDT线性功率密度与脉宽和光斑大小的关系。从长脉冲到连续激光，无论光斑大小，线性功率密度是恒定值。此曲线图由[1]获得。
图37E 均匀光束和高斯光束的强度分布高脉冲重复频率(PRF)的脉冲激光和连续光束相似。但是，这很大程度上取决于吸收和热扩散等因素，因此没有可靠的方法确定高PRF激光是否会由于热效应损伤光学元件。对于高PRF的光束，其平均功率和峰值功率都必须与同等CW功率比较。此外，对于高度透明的材料，在PRF增加时，LIDT几乎没有或完全没有下降。
为了使用光学元件规定的连续波损伤阈值，有必要了解以下信息：
- 您的激光波长
- 光束直径(1/e2)
- 光束的近似强度轮廓(比如高斯分布)
- 光束的线性功率密度(总功率除以1/e2光束直径)
Thorlabs使用W/cm表达CW激光的LIDT值。这样，以线性功率密度给出的LIDT可用于任何光束直径；无需因为光斑大小改变而重新计算，如图37D所示。使用下面的公式计算平均线性功率密度。
以上计算公式假设是均匀的光束强度轮廓。现在，您必须考虑光束中的热点或其它非均匀强度轮廓，并粗略计算最大的功率密度。例如，高斯光的最大功率密度通常是均匀光束的两倍(如图37E)。
现在，将最大功率密度与光学元件规定的LIDT比较。如果光学元件的测试波长不等于您的工作波长，损伤阈值必须要适当缩放。根据经验，损伤阈值和波长具有线性关系。所以，当波长减小时，损伤阈值也会减小(比如，LIDT在1310 nm时的损伤阈值为10 W/cm，在655 nm时则减小为5 W/cm)：
这个经验法则只提供大体的趋势，它不是LIDT和波长的定量分析。比如，对于连续光应用，损伤阈值与膜层和基底的吸收成良好的比例关系，而上述吸收不一定与波长成比例。尽管上述过程对于LIDT计算是较好的经验法则，如果工作波长不同于LIDT波长。如果实际功率密度小于调整后的损伤阈值，那么光学元件应该能适用于您的应用。
请注意，我们在网上标定的损伤阈值与我们的测验结果之间存在一定的预留误差，这样就能适应不同批次产品间的差异。如有需要，我们可以提供单独的测试信息和测试证书。我们将使用类似的光学元件进行损伤分析(不会损坏客户的光学元件)。测试可能需要额外费用或交货时间。
脉冲激光
如上所述，脉冲激光一般会对光学元件引入与连续波激光不同类型的损伤。脉冲激光通常不会通过热效应使光学元件产生损伤；而是通过产生能在材料中诱导介电击穿的强电场对其造成损坏。遗憾的是，要将光学元件的LIDT规格与您使用的激光作比较是十分困难的。脉冲激光损坏光学元件有多种机制，并且损坏程度取决于激光脉宽。表37F中的高亮部分概括了我们规定的LIDT值对应的脉宽。
小于10-9 s的脉冲与我们规定的LIDT值对比时缺乏可靠性。在这种超短脉冲范围，有各种机制会占主导的损伤机制[2]，比如多光子雪崩电离。相反，10-7 s到10-4 s之间的脉冲对光学元件的损伤是由介电击穿或热效应引起的。这意味着连续和脉冲激光的损伤阈值都必须与激光光束进行比较，从而确定光学元件是否适用于您的应用。
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