Snel antwoord

Als uw toepassing boven ongeveer 350 nm werkt en u het meest economische, algemeen verkrijgbare optische glas wilt, kies dan N-BK7. Als u transmissie in het ultraviolet, lagere thermische uitzetting of betere prestaties in het diepe UV nodig hebt, kies dan gesmolten silica. Voor laserfocus bij 1064 nm waar sferische aberratie telt, geeft een bestform-lens in het juiste substraat u de kleinste vlek.

Waar N-BK7 wint en waar het stopt

N-BK7 is een borosilicaat kroonglas met een brekingsindex van ongeveer 1.517 bij 587.6 nm. Die index is stabiel van batch tot batch, waardoor het de standaardkeuze is voor optische systemen in zichtbaar en nabij-infrarood licht waar kosten en beschikbaarheid belangrijk zijn. Het transmissiebereik is goed van ongeveer 350 nm tot 2,000 nm, wat de meeste laserdiode-, machinevisie- en algemene laboratoriumtoepassingen dekt. N-BK7 laat zich ook polijsten tot een uitstekende oppervlaktekwaliteit en accepteert gemakkelijk standaard antireflectiecoatings.

N-BK7 is niet langer het juiste antwoord wanneer u naar UV gaat. Beneden ongeveer 350 nm daalt de interne transmissie sterk. Als uw bron een laser is van 355 nm of 266 nm, zal een N-BK7 optiek genoeg licht absorberen om thermische vervorming en verminderde doorvoer te veroorzaken. Het materiaal heeft ook een relatief hoge thermische uitzettingscoëfficiënt vergeleken met gesmolten silica, dus bij toepassingen met grote temperatuurschommelingen kan de focus verschuiven.

Wat kwartsglas toevoegt voor UV- en thermische stabiliteit

Kwartsglas is amorf siliciumdioxide, geen kristallijn materiaal. De UV-afsnijgrens ligt veel dieper dan die van N-BK7, en kwaliteiten met een laag OH-gehalte transmissie goed voorbij 3 micron in het infrarood. Dat maakt kwartsglas het standaard substraat voor excimerlasers, UV-spectroscopie en elke toepassing waar diepe UV-transmissie niet onderhandelbaar is. Het heeft ook een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt dan N-BK7, waardoor het zijn vorm en focus beter behoudt wanneer de omgevingstemperatuur verandert.

De afweging is kosten en beschikbaarheid. Kwartsglas-blanks zijn duurder om te produceren en bepaalde kwaliteiten hebben een langere levertijd. Het is ook zachter dan sommige kristallijne alternatieven, dus hanterings- en reinigingsprocedures zijn belangrijker. Voor systemen die alleen zichtbaar licht gebruiken, koop je met kwartsglas vaak niets dat je kunt meten.

Substraatkeuze verandert de lensgeometrie, niet alleen de transmissie

De brekingsindex van het substraat bepaalt de vormfactor die sferische aberratie minimaliseert in een enkelvoudige lens. Daarom wordt een bestformlens ontworpen voor een specifiek materiaal. Een bestformlens gemaakt van N-BK7 heeft andere voor- en achterstralen dan een lens gemaakt van gesmolten silica, omdat het indexverschil de optimale verhouding verandert. Als u in een bestformontwerp het ene substraat door het andere vervangt, verliest u de aberratiecorrectie die het tot een bestform maakte.

Dit is het belangrijkst wanneer u een laser op een minimale plek focust. Een sferische enkelvoudige lens in het verkeerde substraat produceert een grotere plek en een grotere golffrontfout dan hetzelfde ontwerp in het juiste glas. Wanneer u een bestformlens bestelt, specificeer dan de ontwerpgolflengte en het substraat samen, zodat de stralen worden berekend voor uw daadwerkelijke gebruik.

Cilindrische en venstertoepassingen volgen dezelfde logica

Cilindrische lenzen focussen licht op één as en worden vaak gebruikt bij het genereren van laserlijnen, lineaire array-beeldvorming en spleetspectroscopie. Dezelfde substraatregels zijn van toepassing: kies N-BK7 voor cilindrisch werk in zichtbaar en nabij-infrarood licht waar kosten belangrijk zijn, en gesmolten silica of gesmolten kwarts wanneer UV-transmissie of thermische stabiliteit vereist is. Een cilindrische lens in G1 gesmolten kwarts geeft u bijvoorbeeld het UV-bereik dat borosilicaat niet kan evenaren.

Voor vensters en beschermende optiek is de beslissing eenvoudiger. Als het venster alleen zichtbaar licht hoeft door te laten en de optiek erachter moet beschermen, is een commercieel kwaliteitsrond venster in N-BK7 of gelijkwaardig meestal voldoende. Als het venster voor een UV-bron zit of thermische cycli moet doorstaan, is een laag-OH gesmolten silicavenster de betere keuze op de lange termijn, omdat het tot 3 micron transmissie biedt en temperatuurveranderingen met minder vervorming verwerkt.

Beslisregels voor substraatselectie

  • Eerst golflengte: Als uw kortste golflengte lager is dan 350 nm, kies dan gesmolten silica of gesmolten kwarts. Als alles boven 350 nm ligt, is N-BK7 meestal voldoende en goedkoper. Controleer eerst het bronspectrum.
  • Thermische omgeving: Als de optiek temperatuurschommelingen van meer dan ongeveer 20°C zal ondergaan of de focus moet behouden tijdens het opwarmen, vermindert de lagere thermische uitzetting van gesmolten silica de drift. Stabiele laboratoriumtafels zijn gunstig voor N-BK7; veld- of vacuümsystemen zijn vaak gunstig voor gesmolten silica.
  • Aberratiecorrectie: Bij focussering met één element hangt de beste vormfactor samen met de substraatindex. Bestel het substraat en de ontwerpgolflengte samen, zodat de stralen aansluiten bij uw toepassing. Vervang nooit substraten in een bestform-ontwerp zonder herberekening.
  • Budget en doorlooptijd: N-BK7 is over het algemeen goedkoper en ruimer op voorraad. Gesmolten silica kost meer en sommige kwaliteiten hebben een langere levertijd. Als de prestaties in het zichtbare spectrum voldoende zijn, maakt N-BK7 budget vrij voor coatings of monturen.

Producten die de substraatkeuze illustreren

  • Bestform-laserlenzen, N-BK7 optisch glas*: Bestform-laserlenzen van N-BK7 optisch glas zijn zo gevormd dat de voorste en achterste stralen een specifieke verhouding volgen die wordt bepaald door de vormfactor van het materiaal, waardoor sferische aberratie wordt verminderd bij het focusseren van een laser tot een minimale vlek. Als uw laser werkt in het zichtbare of NIR-gebied en u de kleinste gefocuste vlek wilt, is dit de economische Bestform-optie. Vervang geen ander substraat zonder het ontwerp opnieuw te berekenen.
  • Bestform-laserlenzen, S1-UV-kwaliteit gesmolten silica: Bestform-laserlenzen van gesmolten silica van kwaliteit S1-UV zijn verkrijgbaar met een optie voor ontwerpgolflengte, zodat u de lens kunt afstemmen op uw UV-bron. Voor focussering bij 355 nm of 266 nm behoudt de bestform van gesmolten silica de aberratiecorrectie bij de golflengte waar N-BK7 zou absorberen. Het specificeren van de ontwerpgolflengte zorgt ervoor dat de stralen zijn geoptimaliseerd voor uw laser.
  • Ronde vensters van commerciële kwaliteit, van gesmolten silica van kwaliteit I2-IR met laag OH-gehalte: Ronde vensters van commerciële kwaliteit van gesmolten silica van kwaliteit I2-IR met laag OH-gehalte transmitten tot 3 micron en hebben een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, met een oppervlaktenauwkeurigheid van 2λ per inch of beter. Dit venster werkt voor IR- en UV-toepassingen waar borosilicaat zou falen. Het lage OH-gehalte en de thermische stabiliteit maken het geschikt voor omgevingen met temperatuurschommelingen.
  • Cilindrische lenzen, G1 gesmolten kwarts, commerciële kwaliteit: Cilindrische lenzen van G1 gesmolten kwarts van commerciële kwaliteit produceren een focale lijn parallel aan de cilinderas, nuttig voor het afbeelden van lineaire arrays en spectroscopische spleten. Wanneer u eenassige focussering in UV of betere thermische stabiliteit dan N-BK7 nodig hebt, dekt deze cilindrische lens van gesmolten kwarts toepassingen die borosilicaat niet kan.

Welk substraat past bij uw toepassing

Kies N-BK7 als u nodig hebt

  • Zichtbare of nabij-infrarode laserfocusing waar kosten en beschikbaarheid belangrijk zijn
  • Algemene laboratoriumoptica, machinevisie of educatieve opstellingen boven 350 nm
  • Een bestform-lens voor 1064 nm of zichtbare golflengten waarbij het ontwerp al is geoptimaliseerd voor borosilicaat

Kies in plaats daarvan gesmolten silica of gesmolten kwarts als u nodig heeft

  • UV-transmissie onder 350 nm, zoals 355 nm- of 266 nm-lasersystemen
  • Thermische stabiliteit in omgevingen met grote temperatuurschommelingen
  • Infraroodtransmissie tot 3 micron met vensters van laag-OH kwartsglas