레이저 광학의 일반 소재

본 내용은 레이저 옵틱스 리소스 가이드의 단원 1.9에 해당합니다.

가장 흔히 사용되는 레이저 광학 소재를 이해하면 EO의 다양한 레이저 광학 부품을 손쉽게 탐색할 수 있습니다. 아래의 표 1은 레이저 광학에 일반적으로 사용되는 기판과 주요 특성을 비롯해 각 소재의 투과 곡선을 나열해서 보여줍니다. 표 1에 있는 모든 수치는 1064nm 및 20°C를 기준으로 측정되었으며 모든 투과 곡선은 프레넬 반사가 없는 5mm 두께 기판의 내부 투과율을 나타냅니다. 투과와 관련된 모든 데이터는 에드몬드 옵틱스의 분광계를 사용해 수집되었습니다.

Material	Transmission Range (nm)	Index of Refraction (n)	Abbe Number (v)	Group Velocity Dispersion (fs²/mm)	dn/dT (10^-6/K)	Coefficient of Thermal Expansion (10^-6/K)	Relative Price
CaF₂¹	200nm - 7μm	1.429	95.1	17.280	-10.6	8.85	₩₩₩
UV Grade Fused Silica (Corning HPFS^® 7980)²	185nm - 2.1µm	1.450	67.8	16.476	9.6	0.55	₩₩
KrF Grade Fused Silica (Corning HPFS^® 7980)²	185nm - 2.1µm, T ≥ 99.9% @ 248nm	1.450	67.8	16.476	9.6	0.55	₩₩₩
IR Grade Fused Silica (Corning HPFS^® 7979)²	300nm - 3.5µm	1.451	67.8	16.476	9.7	0.55	₩₩(₩)
N-BK7³	350 - 2000nm	1.507	64.2	22.369	3.0	7.1	₩
N-SF5³	330 - 2500nm	1.651	32.3	77.779	3.4	7.9	₩
Sapphire^*4	200 - 5500nm	1.755	72.2	28.588	13.1	5.4	₩₩₩
N-SF11³	400 - 2500nm	1.754	25.8	118.44	2.4	8.5	₩

*사파이어는 복굴절 소재이며 모든 스펙은 C 축에 평행 일치합니다

표 1: 레이저 광학에 일반적으로 사용되는 기판과 주요 특성(모든 수치는 1064nm 및 20°C에서 정의). 굴절률이 가장 작은 소재부터 가장 큰 소재 순으로 나열됨. KrF grade fused silica의 상대적 가격칸에 나와 있는 작은 달러 표기는 UV grade fused silica보다 다소 고가임을 나타냄. 이와 마찬가지로 IR grade fused silica의 상대적 가격칸내 괄호 안에 있는 작은 달러 표시는 UV grade fused silica보다 약간 고가인 경우도 있지만, 대부분의 경우 절대 저렴하지 않음을 나타냄.

Figure 1: CaF2 has excellent transmission in the UV and IR spectra, making it a great choice for both UV and IR laser optics applications.

그림 1: CaF₂는 UV와 IR 스펙트럼에서 투과성이 뛰어나기 때문에 UV 와 IR 레이저 광학 용도에 사용하기 적합함

그림 2: 사파이어는 매우 견고한 소재로서 광대역 UV - IR 파장 구간 에서 사용이 가능함

그림 3: 용융 실리카는 UV와 IR 등급으로 사용이 가능하며 소재 내의 OH 함량에 따라 구분됨

그림 4: 용융 실리카는 레이저 광학에 주로 사용되는 반면 CaF₂, 사파이어, N-BK7, N-SF5, N-SF11는 투과형 레이저 광학 일부에도 사용됨

Figure 5: The transmission of N-BK7, N-SF5, and N-SF11 decreases rapidly in the IR spectrum.

그림 5: N-BK7, N-SF5, N-SF11의 투과율은 IR 스펙트럼에서 급격히 감소함

참고 문헌

I. H. Malitson. “A redetermination of some optical properties of calcium fluoride,” Appl. Opt. 2, 1103-1107 (1963)
“Corning HPFS® 7979, 7980, 8655 Fused Silica.” Corning, February 2014.
“Optical Glass Data Sheets.” Schott, February 2014.
I. H. Malitson. “Refraction and dispersion of synthetic sapphire,” J. Opt. Soc. Am. 52, 1377-1379 (1962)
Collier, David, and Rod Schuster. “Superpolishing Deep-UV Optics.” Photonics Spectra, February 2005.

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