찾다
kr레이저 시스템은 그 내부의 광학 장치만큼 정확합니다. 거울은 광선을 조종하고 렌즈는 광선의 초점을 맞춥니다. 그러나 시스템이 손실을 최소화하면서 빛의 방향을 바꾸거나, 모양을 바꾸거나, 스펙트럼적으로 분리해야 하는 경우 맞춤형 광학 프리즘이 올바른 대답인 경우가 많습니다. 기성품 프리즘은 표준 형상과 일반적인 파장을 처리합니다. 맞춤형 프리즘은 비표준 각도, 고전력 환경, UV 또는 IR 범위, 표준 카탈로그에서 간단히 해결할 수 없는 좁은 공간 제약 등 어려운 문제를 해결합니다.
이 기사에서는 레이저 시스템에서 맞춤형 프리즘이 수행하는 핵심 기능과 프리즘의 작동 여부를 결정하는 엔지니어링 결정에 대해 다룹니다.
빔 조향 및 방향 제어
레이저 시스템에서 프리즘을 가장 직접적으로 적용하는 것은 빔 방향을 바꾸는 것입니다. 평면 거울과 달리 프리즘은 반사 표면에 코팅이 필요하지 않고 내부 전반사(TIR) 또는 제어된 굴절을 통해 빔의 방향을 바꿉니다. 이로 인해 지속적인 레이저 노출로 인해 미러 코팅이 저하될 수 있는 반복률이 높은 환경에서 프리즘의 내구성이 향상됩니다.
직각 프리즘 90° 편향에 대한 표준입니다. 포로 프리즘 180° 회전하는 빔을 역반사합니다. 비표준 각도(30°, 45°, 60° 또는 사용자 정의 값)의 경우 프리즘 형상은 해당 용도에 맞게 특별히 계산되고 제작되어야 합니다. 여기에서 맞춤형 제조가 필수적입니다. 각도 공차의 1~2분 오류는 간섭계나 레이저 거리 측정기와 같은 정밀 시스템에서 전체 광학 경로를 잘못 정렬할 수 있습니다.
조정 가능한 조향이 필요한 시스템의 경우, 산업 및 과학용 정밀 광학 프리즘 웨지 프리즘과 같은 프리즘은 일반적으로 역회전 구성으로 쌍을 이룹니다. 두 개의 쐐기를 서로 상대적으로 회전시킴으로써 빔은 움직이는 거울 없이 원뿔형 각도로 조종될 수 있습니다. 이는 레이저 스캐닝 및 타겟팅 시스템에 사용되는 작고 견고한 솔루션입니다.
빔 형성: 타원형에서 원형까지
레이저 다이오드는 비대칭 빔을 출력합니다. 즉, 빠른 축과 느린 축이 서로 다른 속도로 발산하여 타원형 단면을 생성합니다. 대부분의 다운스트림 광학 및 광섬유 커플링 애플리케이션에는 원형 빔이 필요합니다. 아나모픽 프리즘 쌍은 이 문제를 직접적으로 해결합니다.
각도가 일치하는 한 쌍의 프리즘은 다른 축에 영향을 주지 않고 한 축을 따라 빔을 확장하여 타원형 프로필을 거의 원형 프로필로 변환합니다. 빔 방향은 변경되지 않고 유지됩니다. 이는 포인팅 안정성이 중요한 시스템에서 중요한 요구 사항입니다. 맞춤형 아나모픽 프리즘은 배율(일반적으로 2:1 ~ 4:1), 입력 빔 크기 및 파장으로 지정되므로 서로 다른 레이저 다이오드 모델 간에 상호 교환이 불가능합니다. 다음을 위해 설계된 광학 반사경 레이저 빔 조종 애플리케이션 빔 컨디셔닝 단계를 완료하기 위해 아나모픽 쌍과 함께 사용되는 경우가 많습니다.
분산 제어 및 파장 분리
프리즘은 다중 파장 레이저 빔을 스펙트럼 구성 요소로 분리하거나 초고속 레이저 시스템의 군속도 분산(GVD)을 정밀하게 보상할 수 있습니다. 이 두 기능은 동일한 물리적 원리(파장 의존적 굴절률)를 사용하지만 반대되는 엔지니어링 목표를 제공합니다.
에서 분광학 및 레이저 튜닝 , 등변 또는 Pellin-Broca 프리즘은 빔을 구성 파장으로 분산시킵니다. 예를 들어, Pellin-Broca 프리즘은 선택한 파장 중 하나를 정확히 90°로 편향시키고 다른 파장은 편향시키므로 다중 라인 레이저 소스에서 단일 고조파를 분리하는 데 이상적입니다.
에서 초고속 레이저 시스템 (펨토초 및 피코초 펄스), 프리즘 쌍은 분산 보상에 사용됩니다. 짧은 펄스가 유리 및 기타 광학 요소를 통해 전파됨에 따라 서로 다른 파장이 약간 다른 속도로 이동하여 펄스를 늘립니다. 프리즘 쌍은 이에 대응하기 위해 음의 GVD를 도입하여 펄스를 설계 기간으로 다시 압축합니다. 프리즘 분리, 정점 각도, 재료 등의 형상은 특정 펄스 폭과 파장 대역에 대해 계산되어야 합니다. 여기서 맞춤형 제작은 선택 사항이 아닙니다. 잘못된 기하학은 단순히 보상하지 않습니다. 다음과 페어링 빔 품질과 시스템 성능에 최적화된 광학 렌즈 전체 빔 경로가 펄스 무결성을 유지하도록 보장합니다.
재료 및 코팅 선택
633nm에서 작동하는 프리즘은 266nm나 10.6μm에서는 완전히 틀릴 수도 있습니다. 재료 선택은 파장 범위와 출력 밀도에 따라 결정됩니다.
- N-BK7 350~2000 nm를 포괄하고 우수한 균질성과 비용 효율성을 제공하며 대부분의 가시광선 및 근적외선 레이저 시스템에 적합합니다. LIDT(Laser-Induced Damage Threshold)는 중간 전력 애플리케이션에 적합합니다.
- UV 융합 실리카 투과율을 195nm까지 확장하고 BK7보다 높은 LIDT를 전달하며 열팽창 계수가 낮습니다. 이는 고출력 또는 펄스 UV 레이저 환경에 필수적입니다.
- 불화칼슘(CaF₂) 그리고 아연 셀레나이드(ZnSe) 표준 유리가 불투명한 IR 시스템에 사용됩니다.
코팅도 똑같이 중요합니다. 반사 방지(AR) 코팅 입구 및 출구 면에서 프레넬 손실을 표면당 0.5% 미만으로 줄입니다. 이는 작은 반사로도 불안정성을 유발하는 고이득 레이저 공동에 매우 중요합니다. 레이저 공진기 내부에 사용되는 프리즘의 경우 코팅은 코팅 손상을 방지하기 위해 레이저의 특정 파장 및 펄스 에너지와도 일치해야 합니다. 방법 보기 광학 프리즘은 과학 및 산업 응용 분야 전반에 걸쳐 정밀도를 향상시킵니다. 성능 요구 사항에 대한 더 넓은 개요를 확인하세요.
사용자 정의 프리즘을 지정할 때 주요 매개변수
맞춤형 프리즘을 주문하려면 형상 스케치 이상의 것이 필요합니다. 다음 매개변수는 시스템 성능에 직접적인 영향을 미치므로 정확하게 지정해야 합니다.
- 각도 공차 : 일반 용도의 경우 일반적으로 ±1~5각분; 간섭계 또는 공동 응용 분야의 경우 ±10 arcseconds 이하
- 표면 평탄도 : 파장의 분수로 표시됩니다(예: 632.8 nm에서 λ/10). 허용 오차가 엄격할수록 비용과 리드 타임이 크게 늘어납니다.
- 표면 품질 : 스크래치 발굴 사양에 따라 정의됨(예: 레이저 등급의 경우 10-5, 산업용의 경우 40-20)
- 명확한 조리개 : 사용 가능한 광학 영역 - 일반적으로 물리적 조리개의 ≥80-90%
- 코팅 사양 : 원하는 레이저 소스에 대한 파장 범위, 입사각 및 최소 LIDT
리드 타임은 기본 재료의 단순한 형상의 경우 며칠부터 복잡한 모양이나 이국적인 기판의 경우 몇 주까지 다양합니다. 광학 레이아웃을 마무리하기 전에 조기에 제조업체와 협력하면 비용이 많이 드는 재설계를 방지하고 전체 시스템에 걸쳐 공차 균형을 평가할 수 있습니다. 우리의 전체 제품군을 살펴보세요 레이저 빔 포커싱을 위한 고성능 광학 렌즈 완전한 빔 컨디셔닝 어셈블리에서 프리즘 선택을 보완합니다.
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