激光光学元件(Laser Optics)
奥林光学提供了多种激光光学器件,包括透镜,反射镜,激光滤光片,偏振片以及各种其他设计用于激光的组件。 激光透镜旨在聚焦,均匀化或整形激光束。 激光反射镜是光束转向应用的理想选择;激光滤光片透射或反射一部分激光; 激光窗口用于透射指定的波长或保护敏感组件或工作区域免受杂散光的影响。
材料选择
对于紫外、YAG光纤和半导体激光器等,常用的光学元件材料有H-K9L、紫外熔石英(JGS1)、贺利氏313和康宁7980等。相比较于K9玻璃,石英玻璃有更低的热膨胀系数,更少的杂质含量,更好的光学均匀性,因而受到高功率激光市场的青睐。在高功率和超快激光应用领域,国内厂家更倾向于国外的贺利氏和康宁材料。
尺寸
光学元件的尺寸从直径5mm 到500mm,可根据客户图纸进行设计和加工。
平面光学基底的加工
成型
公司有切割和滚圆设备。利用这些机器,我们可以把方解石、N-BK7、熔融石英等其他材料制成平面光学元件。
公司能制造各种形状和各种尺寸(圆形最大直径500mm或方形最大300 x 300mm)的平面光学元件。大多数圆形光学元件通过自动磨边机产生倒角,从而快速而准确地产生保护边,防止裂隙碎屑进入光学元件。对于形状不规则的光学元件,技术纯熟的光学元件工人会利用抛光轮手动制造倒角。
抛光
成型之后,使用传统的上盘与抛光技术一次抛光光学元件的一个表面。在这个过程中,先利用蜡、树脂或在需要高平行度的情况下通过光学接触法手工将部件临时粘附或者上盘到参考板。这些方法可以保护光学元件的后表面,同时确保它们在抛光过程中不会移动。然后,利用设备研磨上盘的元件,抛光过程由技术人员通过干涉仪测量进行不断进行监测和调整。通过这种方法,经验丰富的技术员一般能够实现低于λ/10的波前误差和3到5 Å的表面粗糙度。
质量控制
完成抛光过程之后,就可以从参考板上卸下光学元件,将它们洗净之后,再送入质量控制部检查。表面质量公差会因产品的不同而有差异,但可以根据客户要求为定制严格或宽松控制公差。最后,满足所需规格的光学元件会被送到不同的目的地。对于某些平面光学元件而言,这已经是最后一步了,它们经过包装之后会以成品交付给客户。其他光学元件会被送到我们的镀膜实验室镀上光学薄膜。而对于另一些光学元件而言,这仅仅只是开始,它们还会继续被送去研磨,然后抛光成透镜。
球面和非球面透镜
球面和非球面光学元件都可以由内部制造的平面圆坯研磨而成。机器研磨抛光玻璃圆坯成型,使透镜直径在10 mm和500 mm之间。
透镜有了正确的曲率之后,就可以开始定心工艺了。使用定心磨边机中心降到5角秒,适用于我们大部分光学元件小于3弧分的规格。虽然这些中心定位机器主要用于研磨光学元件的边缘,以达到我们的直径和中心规格。
光学元件镀膜
公司目前的镀膜能力包括:
(1) 全自动的电子束(E-Beam)蒸镀系统。这些系统利用一个电子束源来蒸发一些选定材料,如过渡金属氧化物(例如,TiO2、Ta2O5、HfO2、Nb2O5、ZrO2)、金属卤化物(MgF2、YF3)或SiO2。这种过程必须在高温(200-250℃)下进行,才能使薄膜很好地附着在基底上,并在最终薄膜上得到满意的材料特性。
(2) 离子辅助电子束蒸镀 离子辅助蒸镀(IAD)采用相同的电子束方法来蒸发镀膜材料,增加了一个离子源来促进材料在较低温度(20 - 100℃)下的成核和生长。该离子源可以对温度敏感的基底进行镀膜。使薄膜的密度更高,并且在潮湿和干燥的环境条件下都对光谱漂移不太敏感。
(3) UV-3600 分光光度计 测量光学元件镀膜的光谱特性,如反射率,透过率等。
未镀膜光学元件的清洁度和表面质量对于确保性能尤为重要,在高功率激光应用中尤其如此。将需要镀膜的光学元件从制造车间送到保持ISO Class 10,000洁净室状态的镀膜实验室。然后,让光学元件通过超声波清洗机。这个过程使用洗涤剂和微空化清除光学元件表面的污染物。接着,检查每个光学元件,并手动去除斑点。最后,将通过检查的部件装入镀膜室。
镀膜实验室拥有多个由技术人员严格监控和维护的真空室。每个腔室使用不同的沉积技术对应相应的镀膜过程。沉积技术包括电阻热蒸发、带离子辅助沉积的电子束蒸发和离子束溅射。我们的真空室可以控制、监控和记录工艺参数,但技术人员也可以手动控制这些程序,以便实时调整工艺流程。
沉积之后,已镀膜的光学元件要经过另一轮的人工检查,并且用UV-3600分光光度计对见证取样试样进行测试分析。
质量控制
质量控制是光学元件制造过程中的一个固定步骤。该流程的每一步都有自己的检查点,质量控制技术人员会仔细检查光学元件的表面质量和性能状态。为了确保我们提供的每个部件都符合客户提供的技术要求,每个光学元件都要经过最终检查。
光学元件的最终检查通常包括测量光学元件的物理性质、光学性能和环境强度。
检测的物理参数包括直径、中心厚度、表面平整度、平行度和表面质量。表面质量按照国标规格说明进行测量。要求用40 W的灯泡在黑色背景下进行目测检查;
评估光学性能,包括波前误差、焦距和镀膜性能。可以分辨1/10波长的波前误差。可以获得200 nm到3.5 μm之间的透射率和反射率数据。
环境测试可以包括光学元件的激光损伤阈值、热循环、湿度循环和镀膜耐久性/粘附性。
物理参数测量 |
光学性能测量 |
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直径 中心厚度 表面平整度 平行度 共轴性 表面质量 |
波前误差 透射与反射 焦距 曲率半径 功率 |
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环境强度测试 |
其它 |
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激光损伤阈值 温度循环 湿度循环 薄膜涂层附着力 |
激光打标 包装 检测报告 |