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2018 - 07 - 25
激光系统中的光学镜片是易耗品,为尽可能的延长使用寿命和降低使用成本,一定要严格按照本规范清洗镜片。在更换过程中,光学镜片的放置、检测、安装,都要注意使镜片免于受损和污染。一个新镜片安上后,应定期的进行清洗。清洗镜片时,一定要非常小心,镜片清洗前,请看下面的注意事项:1. 拿取镜片一定要戴指套或橡胶手套,因为手上的污垢和油滴会弄脏镜片,引起性能下降。2. 不要用任何工具来拿取镜片,例如镊子等。3. 镜片要放在镜头纸上,以避免损伤。4. 不要把镜片放在粗糙或硬的表面,红外镜片很容易被刮伤。5. 纯金或纯铜的表面不要清洁和触摸。 激光镜片擦拭步骤:1、手洗干净,吹干或待干2、戴上指套3、轻轻取出镜片检查4、先用空气球或氮气吹掉镜片表面之粉尘5、以沾拭镜液之棉花球粘走残余物6、以拭镜纸滴适量之拭镜液轻轻擦拭,切忌以旋转方式擦拭7、更换拭镜纸,再重复步骤6,勿重复使用同一张拭镜纸    8、以空气球再将镜面吹干净激光镜片保养禁忌:1、请勿以手碰触到镜面2、请勿对镜面哈气或用空压机之空气喷吹3、请勿镜面直接碰触硬物表面   4、请勿以非拭镜纸(棒)擦拭或对镜片用力擦拭  5、请勿拆装镜片时用力紧压清洗步骤第一步   轻柔地清洁轻的污染物(灰尘,絮状物)用空气球把镜片表面浮物吹掉,如果吹不掉污染物,继续第二步,注意:不要用工厂...
2018 - 08 - 15
光学镜片镀膜及其发展,无论是无机材料还是有机材料制成的眼镜片,在日常的使用中,由于与灰尘或砂砾(氧化硅)的摩擦都会造成镜片磨损,在镜片表面产生划痕。与玻璃片相比,有机材料制成的硬性度比较低,更易产生划痕。通过显微镜,我们可以观察到镜片表面的划痕主要分为二种,一是由于砂砾产生的划痕,浅而细小,戴镜者不容易察觉;另一种是由较大砂砾产生的划痕,深且周边粗糙,处于中心区域则会影响视力。   抗磨损膜始于20世纪70年代初,当时认为玻璃镜片不易磨制是因为其硬度高,而有机镜片则太软所以容易磨损。因此将石英材料于真空条件下镀在有机镜片表面,形成一层非常硬的抗磨镜头设计损膜,但由于其热胀系数与片基材料的不匹配,很容易脱膜和膜层脆裂,因此抗磨损效果不理想。   现代镀抗磨损膜技术最主要的是采用浸泡法,即镜片经过多道清洗后,浸入加硬液中,一定时间后,以一定的速度提起。这一速度与加硬液的黏度有关,并对抗磨损膜层的厚度起决定作用。提起后在100°C左右的烘箱中聚合4-5小时,镀层厚约3-5微米。   真空镀膜机、真空镀膜设备在镜片表面镀的减反射膜层是一种非常薄的无机金属氧化物材料(厚度低于1微米),硬且脆。当镀于玻璃镜片上时,由于片基比较硬,砂砾在其上面划过,膜层相对不容易产生划痕;但是减反射膜镀于有机镜片上时,由于片基激光镜片较软,砂砾在膜层上划过,膜层很容易产生...
2018 - 08 - 27
无论是无机材料还是有机材料制成的光学镜片,在日常的使用中,由于与灰尘或砂砾(氧化硅)的摩擦都会造成镜片磨损,在镜片表面产生划痕。与玻璃片相比,有机材料制成的硬性度比较低,更易产生划痕。通过显微镜,我们可以观察到镜片表面的划痕主要分为二种,一是由于砂砾产生的划痕,浅而细小,戴镜者不容易察觉;另一种是由较大砂砾产生的划痕,深且周边粗糙,处于中心区域则会影响视力。   那么通过对镜片镀膜会减小磨损,就能提高镜片质量并延长镜片使用寿命。  光学透镜 在光学镜片安装过程中,如果方法不正确,就会使得镜片被污染。因此要遵守操作规程。   如果大量的镜片需要安装和拆卸,有必要设计一种夹具来完成任务。专一的夹具可以降低与镜片接触的次数,从而减少镜片污染或毁坏的危险。   另外,如果镜片安装不正确,激光系统将不能正常工作,甚至于会被损坏。所有的二氧化碳激光器镜片应以某一方向安装。所以使用者应正确认好镜片的正确方向。   在光学镜片的安装和清洗过程中,任何一点粘物,甚至指甲印或油滴,都会使镜镜头设计片吸收率提高,降低使用寿命。所以,必须采用下面的预防措施:   1)千万不要用裸指安装镜片。应带上指套或橡胶手套。   2)镜片应放在干燥、整洁的地方来检测和清洗。   3)取镜片时不可接触到膜层,而是拿着镜片边缘。  ...
2018 - 10 - 26
光圈还可以实现第二个目的,这就是可以让景深变得很浅,这样就可以把照片的重点都集中在要拍摄的人物身上,背景也就会因此而变得模糊。   在单眼相机中,这种效果可以透过相机的观景窗直接观察到。同时,为了让拍摄的照片更鲜亮,也需要把镜头的光圈控制在大数值的范围内。这样当你按下快门时,相机就可以用预先选择好的光圈数值拍摄出想要的照片了。不过,仅仅是大光圈还不能让所拍摄的每张照片中的背景都足够模糊。   这是因为,只要焦距接近无穷远(这在相机上用「∞」表示),那么照片中所有在无穷远范围内可以看到的物体,都会清晰地显示在照片中。   因此在拍摄模特儿时,摄影师需要与模特儿保持较远的距离。此外,为了让大光圈的效果得以实现,还需要使用长焦镜头。通常在模特儿摄影中,需要使用300mm以上的超长焦距。   在人像摄影中,还需要把拍摄对象和背景区分开来。不过在这种情况下,85mm左右的焦镜头设计距就足够了。这是因为与模特儿摄影相比,人像摄影只需要拍摄头部和上身就可以了。当然,也可以走得离模特儿近一些来实现。   让背景模糊的方法如果想让照片得到模糊的背景,可以透过下面两种方法实现。1.在日光下拍摄时,只需缩短曝光时间即可。例如,把曝光时间由原来的1/60秒缩短为1/125秒,这样就可以把光圈增加一个等级,比如从1:5.6提高到1:4。2.如果要使用闪光灯拍...
2018 - 11 - 10
1)透视控制   移轴镜头模仿了大画幅技术型相机可以向上和向下移动等特点,很多主流厂商的产品线中都至少包含了不少于一只的移轴镜头。摄影者利用移轴这一特点改变了焦平面,控制了景深,还可以在拍摄建筑时矫正垂直线的汇聚问题。我们最常见到的移轴镜头焦距大多为45毫米。   通常被摄体的变形是不能被接受的,尤其是建筑摄影师,他们会想方设法矫正这种问题。广告和风光摄影师也同样可以利用移轴镜头的特点拍摄出别有韵味的画面。   2)倾斜   镜头的倾斜功能可以让摄影者将清晰的焦平面倾斜,以使这个平面不再垂直于镜头的光轴上。这样会产生楔子形状的景深效果,宽度随着距离而改变。因此,倾斜并不会真正增加景深,它只能让摄影者调整位置以更好地表现被摄体。   通过镜头倾斜的控制,即便是被摄物平面与成像平面平行,也可以得到一部分清晰而一部分模糊的影像,而普通镜头也就只能拍到全部清晰的影像了,甚至通过调整被摄物平面与成像平面间的夹角,可获得景深极浅的效果。   3)偏移   当被摄体平面和成像平面平行镜头设计时,任何被摄体上的平行线都会在最终影像上保持平行。但是,如果成像平面没能和被摄体平面平行的话,比如说仰视拍摄一座很高的建筑物,那么平行线就会产生汇聚效果,被摄体就会显得很不自然。镜头偏移功能可以保持焦平面和被摄体平面平行,从而让这种平行线的...
2018 - 12 - 11
第一:光学冷加工:   1.将光学镜片进行打磨,目的是为了将光学镜片外表面的一些粗糙物质抹去,让光学镜片有一个初步的模型。   2.初次的打磨完成以后,对光学镜片进行精细的打磨,将R值进行确定,并且把表面的杂质去除。   3.完成两次打磨以后,对光学镜片进行抛光操作,抛光操作可以让光学镜片的得外观变得细腻光滑。   4.完成抛光操作以后,将光学镜片进行清洗,主要是将打磨和抛光以后光学镜片外部的一些杂质清除。   5.将光学镜片外部的粉末清洗干净以后,开始进行磨边操作,根据所需镜片的外径将光学镜片光学透镜进行打磨。   6.磨边操作完成以后,镀膜给光学镜片,膜的颜色有很多种,可以根据需要进行镀膜操作,可以镀一层膜或者几层膜。   7.完成镀膜操作以后,给光学镜片进行涂墨,它的作用是防止镜片发生反光,只要将黑墨涂抹在光学镜片的外部边缘即可。   8.光学镜片完成涂墨工作以后,就开始进行光学冷加工的最后一步操作即进行联合,使用专用的胶将两片光学镜片粘在一起,两片镜片的R值需要相反,同时又保持大小和外径相等。   第二:玻璃镜片的抛光:   需要使用抛光机和抛光粉进行配合使用,在抛光过程当中,抛光的时间和光学镜片抛光的压力等等一些在抛光过程当中使用使用到的参数值都必须确定,抛光操作完成以后要...
2019 - 01 - 15
随着光学镜片的使用普及,人们对光学镜片的要求也越来越高。光学镜片的质量主要由表面(含表面可见的内在瑕疵)、光学、几何及物理四个方面决定。   前三者的检验方法、条件、装置等都已经有了明确的规定并得到了普及,但是测试树脂镜片物理性质的设备尚未普及,因此大众关注树脂镜片的质量更多地是要关注它的物理性质。   树脂镜片的物理性质主要有:   1、折射率:是镜片对入射的光的透射光角度和入射光角度的正弦之比。其值一般在1.49—1.74之间。在相同度数下,折射率越高,镜片越薄。我们在配眼镜时光学透镜常要求的超薄镜片都是折射率极高的镜片,但就一般而言,材料的折射率越高,其色散越厉害。   2、抗划伤性:指镜片表面在外力作用下对镜片表面的透光率的伤害程度。镜片的划伤是影响镜片使用寿命、视觉效果的重要因素。国内常用摩擦雾度值(Hs)表示,其值一般在0.2—4.5之间,越低越好。国外常用BAYER方法测定,其值在0.8—4之间,越高越好。   通常我们所指的加硬性树脂镜片,它的抗划伤性要比一般树脂镜片好。日常生活中,我们可以将两片不同镜片对擦或用牛仔布、0000钢丝绒测试,观察它擦伤情况。光学镜片   3、UV截止率:又称UV值,是评价镜片有效阻挡紫外辐射的重要指标。其值必须大于315nm,一般应大于350nm和小于400nm。我们在眼镜店...
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快速入门 激光的聚焦和准直-深圳市旺鑫盛科技

日期: 2018-07-26
来源:
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激光是单波长的光源,具有良好的相干性能,在科研和工业等领域有着广泛的运用。激光光学泛指用于激光内外光路中的光学元件和器件,例如,激光聚焦镜、反射镜、扩束镜、激光切割头。为了让小伙伴们能直观地理解激光的聚焦和准直的概念,小编通过应用案例的形式为大家进行讲解。



应用1:聚焦镜



作为第一个案例,我们来看一个非常普遍的应用,把激光光束聚焦到一个很小的焦点上,如图一所示。我们有一束激光,光束半径为y1,发散角为θ1,它通过一个焦距为f的透镜聚焦。如图所示,我们有θ2= y1/f。光学不变量定律(y2θ2 = y1θ1)告诉我们,聚焦光斑的半径和发散角的乘积是个常量,因此可以得到y2= θ1f。


  


让我们看一个具体的例子,使用一个LBK-5.9-10.3-ET1.9型号的平凸透镜对二氧化碳激光器的出射光束进行聚焦。假设二氧化碳激光器的光束直径为3 mm,全发散角为6 mrad。上述公式中的参数采用光束半径和半发散角,因此有y1= 1.5 mm 和 θ1 = 3 mrad。LBK-5.9-10.3-ET1.9的焦距为10.3 mm。因此,聚焦后焦点的半径为y2= θ1f =30.3 μm,也就是光斑直径为60.6μm。



我们假定使用了完美无相差的透镜。如需进一步减小焦点,我们必须使用短焦距的透镜或者首先对激光进行扩束。若这两种办法都受限于系统设计无法改变,那么60.6 μm就是我们可以实现的最小聚焦光斑。另外,光的衍射效应可能使实际的光斑更大一些,但在目前的讨论中我们不考虑波动光学的影响,只在几何光学的范畴中讨论。




应用2:点光源出射光的准直



另一个比较常见的应用是对从很小的一个光源发出的光进行准直,如图二所示。通常称这种光源为点光源。但是现实中没有绝对意义上的点光源,任何光源都有一定的尺寸,需要在计算中加以考虑。图二中的点光源半径为y1,最大发射角度为θ1。如果用一个焦距为f的透镜对出射光进行准直,那么得到的准直光束的半径为y2= θ1f,发散角为θ2 = y1/f。

 


请注意,不论使用任何透镜,准直后的光束尺寸和发散角都成反比关系。例如,如果希望准直光的准直度增加两倍(θ2减小为1/2),那么光束的尺寸将相应地增加一倍。


  


现实中常见的一个应用是对光纤的出射光进行准直,我们以此作为具体案例加以讨论。某一光纤具有200 μm的芯径,数值孔径(NA)为0.37。因此光源半径y1=100μm。NA是用过光纤的出射角进行定义的,有θ1= 0.37。如果我们再一次使用焦距为10.3 mm的LBK-5.9-10.3-ET1.9透镜对出射光进行准直,准直后的光束半径将为3.8mm,发散角为9.7mrad。二者之间具有反比关系。

 


如果希望得到更小的准直光束,那么必须接受更大的发散;相反如果希望在很长距离上保持光的准直度,我们必会得到更大的光束尺寸。


应用3:扩束

 


实际应用中经常需要对激光光束进行扩束。要实现这一功能,至少需要两片透镜。大多数激光扩束镜采用伽利略式设计,由正透镜和负透镜组合而成。由于较低的扩展系数,简单、紧凑的结构而被广泛应用,扩束镜通过放大激光光束来实现更小的聚焦光斑。



在图三中,一个半径为y1,发散角为θ1的光束经一个焦距为-f1的凹透镜达到扩束。根据应用1和2中的讨论我们知道,θ2= y1/|?f1|。光学不变量定律告诉我们,凹透镜产生的虚像大小为y2 = θ1|?f1|。



这个像处于凹透镜的焦点位置。采用第二片焦距为f2的凸透镜,置于距离凹透镜f2-f1的位置处,对光进行准直,准直后的光束半径为y3= θ2f2,发散角为θ3 = y2/f2。


 


这一系统的扩束系数定义为y3/y1= θ2f2/θ2|?f1| = f2/f1即两片透镜的焦距比。比如,如果想要得到5倍的扩束效果,那么需要选择两片焦距相差5倍的透镜才可以实现,而扩束后的光束发散角也减小为原来的1/5。

 


为了使相差最小化,最好选择这种平凸和平凹透镜,并且使他们平面的一侧面对放置。使用透镜的中心部分可进一步减小相差,因此选择较大尺寸的透镜会有帮助。这种扩束的设计称为伽利略式扩束。采用两片正焦距的凸透镜同样可以实现扩束功能,称为开普勒式扩束,但这种设计的尺寸更长。南京波长光电的BEX系列扩束镜规格齐全,也可依据客户的需求进行定制,另外也有一些特性需求的扩束镜如高功率光束扩束器,主要应用于1030-1090nm光纤激光器,扩束镜采用的熔融石英材料以满足高功率应用,通过C接口连接。除了固定变倍扩束镜外,还有能覆盖从紫外到红外的变倍扩束镜,变倍范围可客样定制。



应用4:大尺寸光源的聚焦


这个应用类似于光学成像,而不同于上述讨论的准直和聚焦。一个典型的例子是把一个发射荧光的样品成像到CCD相机上,光路结构如图四所示。一个较大尺寸的光源,半径为y1,被放置于距离透镜s1的位置,透镜焦距为f,通光孔径为R。


  


如果s1比较大,那么s2将接近于透镜的焦点处f。因此,近似可得θ2~ R/f。然后根据光学不变量定律,可以得到y2= y1θ1/θ2 = y1(R/s1)(f/R)或者y2= 2y1(R/s1)(f/#)其中f/#= f/2R= f/D是透镜的f数,由透镜本身的设计决定。

 


为了得到更小的聚焦,我们可以使用小f数的透镜。同样也可以通过减小R(较小的透镜或者在透镜方面加孔阑)或增大s1来实现。但是采取其中的任何一种方式,都会限制透镜收集的光的总量。


 


例如,如果我们把R减小一倍或者把s1增大一倍,那么透镜收集到的光的量将相应减小为原来的1/4。因此需要根据具体应用平衡选择。



激光元器件不同于传统光学的特点是:光学材料特殊,镜片表面高光洁度,光学膜系精准,激光损伤阈值高。由于激光的种类繁多,光谱覆盖越来越广,功率越来越高,因此对于光学元件器件的指标要求也非常严格。波长光电拥有全面的精密制造和检测设备,如单点金刚石车床,CNC数控抛光机,高校冷凝泵镀膜机,数字式中心偏检测仪,干涉仪,激光真空热度仪,椭偏仪,分光光度仪等设备。波长的光学技师和质量管理团队为客户精心制造适合于高质量激光设备的激光光学元器件。(


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