レーザー集光用平凸レンズの選び方

レーザー集光用の平凸レンズの選び方を学びましょう：ビームと用途に基づいて、基板、焦点距離、直径を選択します。

公開チームXI LANGS Editorial

発行済み2026年10月22日

ページ更新2026年10月24日

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クイックアンサー

ほとんどのレーザー集光セットアップでは、焦点距離がビーム径の約1.5～2倍の平凸レンズを選択し、可視光から近赤外線にはN-BK7、紫外線または高出力赤外線には溶融シリカを選んでください。

基板によって、レンズが波長と出力をどのように処理するかが決まります。N-BK7光学ガラスは、可視光および近赤外線レーザーに標準的な選択肢であり、良好な透過率と低コストを提供します。溶融シリカは、紫外線波長または高出力アプリケーションに適しており、より高い温度に耐え、熱膨張が小さくなります。

532 nm や 1064 nm のような一般的なレーザー波長を中程度の出力で使用する場合、N-BK7 は優れたコストパフォーマンスを提供します。350 nm 未満のUVレーザーや高出力の連続波レーザーでは、熱損傷を防ぎビーム品質を維持するために、溶融シリカの方が安全な材料です。

焦点距離はスポットサイズと作業距離を決定します。焦点距離が短いとスポットは小さくなりますが、レンズをターゲットに近づける必要があり、他の光学部品のスペースが必要な場合は問題になることがあります。焦点距離が長いとスポットは大きくなり、作業スペースも広がります。

直径は、ビーム全体をクリッピングせずに捉えるのに十分な大きさが必要です。レンズ位置でのビーム径を測定し、少なくとも20%の安全マージンを追加してください。ガウシアンビームの場合は、1/e^2径を基準として使用します。

N-BK7レンズは大幅に安価ですが、UVや非常に高出力には適していません。溶融シリカはコストがかかりますが、過酷な条件下で優れた性能を発揮します。アプリケーションが単純な試作や低出力の可視レーザーの場合、N-BK7が適切なバランスであることがよくあります。

また、平凸レンズは無限遠使用向けに設計されているため、入射光は平行である必要があることに注意してください。レーザービームが発散している場合は、追加のコリメーション光学系または別のレンズタイプが必要になる場合があります。

レーザーの波長を決定します： 波長が 350 nm 未満または 2 µm を超える場合は、溶融シリカを選択してください。可視光または近赤外線（400-1100 nm）で中程度の出力の場合、N-BK7 で十分です。
必要な焦点距離を推定します： コリメートされたビームを小さなスポットに集光するには、ビーム径の約 1.5 倍から 2 倍を f の初期値として使用します。スポットサイズと作動距離の要件に応じて調整してください。 スポットサイズは次の式で計算します: スポット径 ≈ (4λf)/(πD)。ここで、λ は波長、D はビーム径です。
余裕を持って直径を選択: レンズの位置でビーム径を測定し、ケラレや回折の影響を避けるために、少なくとも 20% 大きいレンズ径を選択してください。
電力処理を確認： 高出力レーザー（約10 W CW以上）または高いピーク出力を持つパルスレーザーの場合、熱レンズ効果と損傷リスクを低減するために、溶融シリカを推奨します。 出力制限が不明な場合は、メーカーに問い合わせて見積もりと仕様確認を行ってください。