透明材料加工用マルチフォーカス光学系

レーザ光学部品

透明材料加工用マルチフォーカス光学系

 

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透明材料加工用マルチフォーカス光学系

この光学系を使うことで、光軸方向に複数の集光スポットを生成することができます。本光学系は主にガラスやサファイヤ、SiCなどの透明材料の内部加工に有効です。
調整リングがあり、調整することでスポット間のビーム強度比率を変えることができます。

 

 

透明材料の加工か。切断や穴あけにベッセルビームがいいって聞いたことあるな。

 

ベッセルビームもこの光学系と同じように、透明材料の厚み方向に均一なエネルギー分布を持たせて加工をするという目的で使われますね。

 

ベッセルビームに対して何かメリットあるの？

 

ベッセルビームを生成するためにはアキシコンレンズを使います。アキシコンレンズはアライメントが非常に難しいのと、頂角のダメージが心配な光学部品です。

この製品は±1度というかなり荒い位置だしで使うことができる光学系ですので、組み込みが非常に楽で、安定して使うことができます。

製品情報

本製品には対物レンズタイプとアフォーカルタイプの2種類があります。

 

対物レンズタイプ

NA0.38とNA0.8の2機種がございます。

 

NA=0.8タイプ
ΔF (大気中） 15um-47um（2焦点）　16um-15um-16um（4焦点）
ΔF （ガラス） 24um-72um（2焦点）　24um-24um-24um（4焦点）
ΔF（サファイア） 28um-86um（2焦点）　29um-28um-29um（4焦点）
入射ビーム径 12.9mm
NA 0.8
焦点距離 8.1mm
ワーキングディスタンス 1.0mm
波長 1020～1100nm
510～550nm
※その他波長も承ります
2ω（@1064nm in air） 1.1um
2ω（@532nm in air） 0.6um
許容チルト ±1°
最大パルスエネルギー 25mJ @ 5ns
マウント Cマウント（1"-32 UN 2A）
直径 39mm
長さ 44.5mm

 

NA=0.38タイプ
ΔF (大気中） 72um-220um（2焦点）　74um-72um-74um（4焦点）
ΔF （ガラス） 110um-338um（2焦点）　114um-110um-114um（4焦点）
ΔF（サファイア） 128um-394um（2焦点）　133um-128um-133um（4焦点）
入射ビーム径 12.9mm
NA 0.38
焦点距離 17.0mm
ワーキングディスタンス 9.8mm
波長 1020～1100nm
510～550nm
※その他波長も承ります
2ω（@1064nm in air） 2.5um
2ω（@532nm in air） 1.3um
許容チルト ±1°
最大パルスエネルギー 25mJ @ 5ns
マウント Cマウント（1"-32 UN 2A）
直径 39mm
長さ 39.8mm

 

 

ΔFってなんのパラメータ？

 

ΔFは生成される集光スポット間の距離です。マルチフォーカスレンズの焦点距離により異なるスポット間距離となります。

アフォーカルタイプのマルチフォーカス光学系は、装置の平行光の位置に挿入するだけで集光点に複数のスポットを生成することができます。

アフォーカルタイプも調整機構があり、様々な集光パターンを得ることができます。

 

 

 

仕様

foXXus_0-0.21_q
fθレンズの焦点距離 f=100mm f=160mm
ΔF（大気中） 30um (トータル210)um 77um (トータル538)um
ΔF（ガラス） 45um (トータル315)um 115um (トータル805)um
ΔF（サファイア） 53um (トータル370)um 135um (トータル945)um
入射ビーム径 20mm
NA 0.1mm 0.063
波長

foXXus_0-0.21_q_1064:：1020-1080nm

foXXus-0-0.21_q_343/515:：335-365nm, 510-540nm
2ω（1064nm） 9.4um 15um
2ω（532nm） 4.7um 7.5um
2ω（355nm） 3.1um 5.0um
許容チルト ±3°
ワーキングディスタンス fθレンズによる
最大パルスエネルギー 25mJ @ 5ns
マウント Cマウント（1"-32 UN 2A）
寸法 Φ48×61mmL

 

foXXus_0.5-1.5_q
入射方向 正方向 逆方向
ΔF（大気中） 2焦点： 0.5または1.5mm（f=100mm時） 2焦点： 1または2.9mm（f=100mm時）
2焦点： 1.9または6.1mm（f=200mm時） 2焦点： 3.7または11.9mm（f=200mm時）
4焦点： 0.5 - 0.5 - 0.5mm（f=100mm時） 4焦点：?1 - 0.9 - 1mm（f=100mm時）
4焦点： 2.1 - 1.9 - 2.1mm（f=200mm時） 4焦点：?4 - 3.7 - 4.2mm（f=200mm時）
倍率 1.41倍 0.71倍
クリアアパチャ 入射14mm、出射20mm 入射20mm、出射14mm
波長

foXXus_0.5-1.5_q_1064： 1020-1100nm

foXXus_0.5-1.5_q_532： 510-550nm

foXXus_0.5-1.5_q_355： 340-370nm
許容チルト ±3度
ワーキングディスタンス 使用するレンズのワーキングディスタンス
最大パルスエネルギー 25mJ @ 5ns （推奨）
マウント M27 x 1 （入出射）
寸法 Φ48×135mmL

 

 

 

 

対物レンズタイプはΔFが固定だったけど、アフォーカルタイプはどうなるの？

 

アフォーカルタイプの場合、ΔFは各機種が持つ固有の値と、使用する集光レンズの焦点距離で決まります。

例えばfoXXus_0-0.21_qを使い、f=100mmのレンズで集光した場合の各集光スポット間距離は大気中において30umピッチとなります。

 

でも必ずしもf=100mmの集光レンズ使うとは限らないよね。

別のレンズを使った場合はどうやって計算すればいいの？

 

基準となる焦点距離、基準となるΔFは仕様に書かれている通りです。

もし、焦点距離を100mmではなく、倍の200mmにした場合、スポット間距離は、仕様書にある基準値の(200-100)^2＝4倍になります。

焦点距離比率の2乗で効いてくると覚えてください。

 

大気中のスポット間隔と、透明材料内部のスポット間隔は違うんでしょ？

 

大気中のスポット間隔がわかったら、それに透明材料の屈折率をかければOKです。

例えば、大気中で30umのスポット間隔の場合、屈折率1.45のガラス内部に集光すると、スポット間隔は30×1.45＝43.5umとなります。