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2018 - 08 - 07
1、提高边缘光束入射到接受器的能力;   2、在相同的主光学系统中,附加场镜将减少接受器的面积;如果使用同样的接受器面积,可扩大视场,增加入射的通量;   3、使接受器光敏面上的非均匀光照得以均匀化。   平场聚焦镜,也称场镜、f-theta聚焦镜,是一种专业的透镜系统,目的是将激光束在整个打标平面内形成均匀大小的聚焦光斑,简单的讲就是在一个一定幅面的一个平面内的任意一点激光聚焦镜都是其焦点的聚焦镜,而普通的聚焦镜的焦点就只有一个点,而且是正中心那个点,是激光打标机的最重要配件之一。场镜可分为f-theta透镜和远心透镜。由于远心透镜的成本和费用很高,在工业应用的激光打标机中主要使用F-theta透镜。在没有变形的情况下,聚焦点的位置取决于透镜的焦距以及偏转角的切线,聚焦点的位置仅取决于焦距和偏转角,这样就简化了焦点定位的计算方法。   场镜的主要技术参数激光保护镜:   选用场镜,主要考虑的技术参数是工作波长、入射光瞳、扫描范围和聚焦光斑直径。   工作波长:主要是看激光器的波长,场镜是在给定的激光波长镀膜的。如果不在给定的波长范围内用场镜,场镜会被激光烧坏的。   入射光瞳:如使用的是单片镜,反射镜置于入射光瞳的地方,致大可用光束的直径等于入射光瞳的直径。   扫描范围:场镜能扫描到的范围越大,当然...
2018 - 08 - 21
光学玻璃的清洗分为镀膜前,镀膜后清洗,加工商应跟据镀膜前后污染物的不同,采用不同的清洗方法,选择专用的镀膜前光学玻璃清洗剂。   1,镀膜前清洗   镀膜前清洗的主要污染物是求芯油(也称磨边油,求芯也称定芯、取芯,指为了得到规定的半径及芯精度而选用的工序)、手印、灰尘等。由于镀膜工序对镜片洁净度的要求极为严格,因此清洗剂的选择是很重要的。在考虑某种清洗剂的清洗能力的同时,还要考虑到他的腐蚀性等方面的问题。   镀膜前的清洗光学透镜一般也采用与研磨后清洗相同的方式。   2,镀膜后清洗   一般包括涂墨前清洗、接合前清洗和组装前清洗,其中接合前清洗(接合是指将两片镜片用光敏胶粘接成规定的形状,以满足无法一次加工成型的需求,或制造出较为特殊的曲率、透光率的一道工序)要求最为严格。接合前要清洗的污染物主要是灰尘、手印等的混合物,清洗难度不大,但对于镜片表面洁净度有非常高的要求,其清洗方式与前面两个清洗工艺相同。由于镀膜层比较容易受强碱性伤害,镀膜后不能使用强碱镜头设计性清洗剂,需要专用的镀膜后光学玻璃清洗剂,此种清洗剂不伤膜层,去污力强,可完好的保存膜层。所以光学玻璃镀膜后,一般建议用专业的镀膜后光学玻璃清洗剂使用。   光学玻璃是指能改变光的传播方向,并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学玻...
2018 - 09 - 03
光学镜片通常可分为球面镜片(SPHERICALLENS)和非球面镜片(ASPHERICALLENS)。   球面镜片,镜面的中心范围为正常的成像焦距,而镜面边缘的光线折射角度因受制于球面的形状而脱离正常的焦距轨道。所以此种光学镜片可接受的成像光线范围较小,F数较大,此结果将导致进入镜片的光线较小。   非球面镜片,由于凸面状的非球面镜片,透过镜面的中心与边缘的范围而进入摄影机的光线皆是一样的焦距,这将使得镜片可接受的成像光线范围较大,F数较小,所以进入摄影机的光线较多。此结果激光聚焦镜将增加整体的感光度。目的是为了减少光学矫正镜片的象差,并使镜片更平,减少镜片放大率。获得更清晰,更薄,更轻的优质镜片。   由于非球面镜片的表面为凸面状,在加工成本及技术方面高出球面镜片许多。为了节省成本,虽然非球面镜片的感光效果优于球面镜片,但是目前市场上大部分应用在监视领域的镜头皆使用球面光学镜片。   光学镜片分为球镜片和柱镜片。球镜片弯曲面为球面的一部分,按其将平行光线聚合或分开而分为凸球镜片或凹球镜片。凸球光学镜片用来矫正远视、老视或无晶状体眼,凹球镜片用以矫正近视,柱激光保护镜镜片曲面为柱的一部分,柱镜片的轴与圆柱平行,在轴的方向无屈光力,与轴垂直的方向屈折力最大,又分凸柱镜片或凹柱镜片,分别用于矫正远视或近视散光。   镜片使用久了会变脏...
2018 - 11 - 01
1)锐利,紧凑,轻便   以前,几乎所有的相机都搭配50毫米镜头一起出售。标准镜头一直是摄影镜头系统的基础。标准镜头既轻便又小巧,非常适合手持拍摄。对于日常摄影来说,这个焦距也很有用处,而且标准镜头一般都很便宜。定焦标准镜头最大光圈可以做到f/1.4或f/1.8,这比其它镜头的通光量要大得多,不仅取景器明亮,还能让摄影者在弱光时实现成功拍摄。   另外,定焦标准镜头通常光学质量很优秀,锐度和影像质量也相当不错。不过,近些年推出的一系列高素质变焦标准镜头将标准定焦镜头挤到了一边,消费者更钟爱标准变焦镜头的灵活性。   像35-70毫米(2倍变焦)、28-85毫米(3倍)或24-105毫米(4倍)变焦镜头都属于标准变焦镜头的行列。它们被设计用来取代50毫米定焦镜头。标准变焦镜头当然非常有用,今天,它们的光学素质已经具备和50毫米镜头相媲美的能力。然而,50毫米镜头还是不应该被忽略。没有哪只镜头具备它这样高的成像质量、大光圈和锐度,却只要如此便宜的价格。   2)焦距并非毫无新意   虽然标准镜头设计镜头可能不是很具动感,视野不宽,也没有远摄镜头的放大倍率,但我们不应该认为这个焦段是毫无新意的。标准镜头依然是我们日常摄影中的一个非常必要的工具。它的变形很小,自然地表现了透视关系,静物摄影和风光摄影以及街拍都很实用。   不少世界...
2018 - 11 - 22
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。   判断和测试光学透镜抗磨损膜耐磨性的最根本的方法是临床使用,让戴镜者配戴一段时间,然后用显微镜观察并比镜片的磨损情况。当然,这通常是在这一新技术正   式推广前所采用的方法,目前我们常用的较迅速、直观的测试方法是:   1、减反射膜和抗磨损膜的关系   镜片表面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   层相对不容易光学镜片产生划痕;但是减反射膜镀于有机镜片上时,由于片基较软,砂砾在膜层上划过,膜层很容易产生划痕。   2、磨砂试验   将镜片置于盛有砂砾的宣传品内(规定了砂砾的粒度和硬度),在一定的控制下作来回磨擦。结束后用雾度计测试镜片磨擦前后的光线漫反射量,并且与标   准镜片作比较。   3)钢丝绒试验...
2018 - 12 - 26
透光率是指镜片清晰度,光线通过镜片后进入眼睛的总量与光线达到镜片的总量的比值,比值越高透光性能越好,清晰度也就越高,一般在91%以上。   下面是几种镜片的透光率:   白片透光率:89%克斯片85%克塞片85%   树脂片透光率:89-92%PC:85-91%   光学镜片92%塑胶镜片79%   光学白片:91%   镀膜片:98%   树脂:89-92%   PC片:99.5%   在没有加减反射膜的情况下,透光率与材料的折射率有关,一般折射率越高,透光学透镜光率越低。折射率1.5的材料的透光率大约为92%左右,而折射率1.6的材料的透光率为89%左右。   所以亿超眼镜建议:选用高折射率镜片的时候,尽可能采用加减反射膜的镜片。好的减反射膜能使镜片的透光率达到99%左右,戴镜者不仅看得更清楚,视觉对比度也大为提高,减少视觉疲劳。   相当一部分从业人员,由于不能够正确使用仪器或不能正确放置镜片,结果使测量值不能真实反映实际值,致使配装的眼镜不但不能校正视力,反而使患者更加痛苦。   焦度计(屈光度计)的出现,使得镜片的顶焦度测试光学镜片、光学中心定位、散光轴位标定等都能在仪器上完成。应该说,经过计量部门定期检定仪器,加上从业人员的规范操作,所得出的各种数据是...
2019 - 02 - 19
镜头设计是极具创造力的工作,它必须基于经验和敏锐的洞察力来了解各种各样光学象差的特性。首先让我们来看一些镜头设计的基本原理任何镜头,不管是新的还是老的,都可以用“镜头描述”这个术语来区分镜片的数量、玻璃的种类、镜片的曲面半径、镜片的厚度、镜片与镜片之间的距离、以及每个镜片的直径等等。这些都是用来全面描述一个镜头的参数。当发自于某个物体的光线穿过玻璃表面时,该束光线会被折射,就如我们在中学物理课本中学到的物理知识所描述的那样。光线折射量取决于玻璃的折射率。如果镜头设计者能知道光线射入镜头前镜光学透镜片时的确切入射位置以及入射角度,他就可以通过光线理论系统精确地追踪光路。角度和距离可以通过三角函数的正弦和余弦算出来。因此通过简单的平面几何,光线途经的线路就可以被追踪到。我们知道任何一个点光源发出的能量都是散射的,并无任何方向行可言。只有部分能量通过镜头,而且设计者也假设通过简单的数学来计算通过镜头的能量(那些被视为一系列的各自独立的光线)可以追踪那些光线的路径。镜头设计者首先从光轴上的某点开始追踪少量的光线。这里所假设的是每个物象点都会在胶片平面上形成于之相对应的点,所以发自物体的光线都将被转化为光学镜片这样的成相点,并且具有同样的相对位置。这就是高斯成相(GaussianFiction)。对应那些靠近光轴的点,设计者可以有理由相信高斯成象是相当精确的,这就是平行光轴光学(Paraxi...
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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
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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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