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Reflective optics for Non-Visible Lasers

자외선, 적외선 및 광대역 레이저 용도의 Beam Conditioning Optics

 

기존의 glass beam expander는 파장의 영향을 크게 받음

 

Reflective optics는 UV, IR, broadband, ultrafast laser에 유리함

 

Reflective beam shaping optics는 무색으로서 광학 수차 감소시킴

 

유연성으로 인해 신흥 레이저 테크놀로지에 안성맞춤

UV, IR, broadband 및 ultrafast laser는 분광기에서 미세 기계 가공 그리고 레이저 수술에 이르기까지 굉장히 다양한 범위의 응용 분야에 있어 필수입니다. 그러나 기존의 투과용 광학 제품들은 파장에 크게 의존하면서 분산으로 인해 어려움을 겪을 수 있음에 따라, 이 non-visible laser 용도의 beam expander와 같은 beam shaping optics를 찾는 것이 훨씬 더 까다롭습니다. Reflective beam shaping optics는 색 수차와 구면 수차가 완전 제거된 광대역 무색 디자인을 통해 이러한 문제점을 해결합니다. Reflective beam expander와 mirror는 또한 특정 non-visible 파장과 광대역 파장 범위를 위해 특별 설계된 제품보다는 비용면에서 더욱 저렴하기까지 합니다.

Reflective Beam Expander

Reflective Beam Expander는 Gregorian 혹은 Cassegrain 미러 시스템을 개조한 버전으로서 색 수차와 구면 수차가 거의 없는 광대역 성능을 제공합니다. 이 expander는 아래와 같이 매우 다양한 레이저 소스와 호환을 이룹니다:

  • UV Laser (Excimer, Nd:YAG, 등등)
  • Infrared Laser (Nd:YAG, CO2, Quantum Cascade, 등등)
  • Ultrafast Laser (Ti:Sapphire, Fiber, 등등)
  • Tunable Laser (Ti:Sapphire, Dye, Quantum Cascade, 등등)

Convex mirror는 concave mirror 위로 입사빔을 확장하는 데 사용되며, 더 넓은 시준빔을 생성해 줍니다.

Size Comparison of an Ultra-Compact Microscope Objective with a Standard Microscope Objective
그림 1: Monolithic Reflective Beam Expander의 curved mirror는 입사하는 레이저 빔을 확장시킴

Focusing Mirror

Off-Axis Parabolic Mirrors (OAPs)와 같은 focusing mirror는 색 수차를 제거하면서 투과형 beam conditioning optics의 단점도 막아 줍니다. Parabolic mirror는 구면 수차를 유도하지 않으면서 빛을 포커싱하거나 시준하는 추가 이점을 가지고 있습니다. OAP는 크기가 더 큰 parent parabolic mirror의 측면부로서 그림 2에서와 같이 빔을 방해하지 않으면서 focal point 주변에 더 많은 interactive space를 제공합니다.

Size Comparison of an Ultra-Compact Microscope Objective with a Standard Microscope Objective
그림 2: 15° 및 45° OAP mirror의 다이어그램

UV Laser

Ultraviolet (UV) laser는 레이저 미세기계 가공, 의료용 레이저, 반도체 가공 및 형광 현미경 검사와 같은 다양한 어플리케이션에 이상적으로 사용됩니다. 다수의 레이저 광학 응용 분야에는 주변으로의 열 전달을 최소화하고 매우 작고 정밀한 feature를 생성할 수 있게 단파장 UV가 활용됩니다. 또한 laser spot size는 파장에 정비례하기 때문에 UV laser는 VIS나 IR laser보다 더 높은 spatial resolution을 제공합니다.

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Size Comparison of an Ultra-Compact Microscope Objective with a Standard Microscope Objective

2μm Laser

2μm Laser의 독특한 흡수성은 국부 가열을 최소화하면서 생물 조직과 플라스틱에 미세하고 정밀한 컷팅을 낼 수 있도록 합니다. 이러한 흡수성 때문에 특정 어플리케이션에서는 1µm laser보다 2μm Laser의 사용이 더 유리하기도 합니다. 2μm Laser는 의료 수술과 플라스틱 가공과 같은 고정밀 응용 분야에 이상적입니다.

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Size Comparison of an Ultra-Compact Microscope Objective with a Standard Microscope Objective

Ultrafast Laser

Ultrafast laser는 펨토세컨드나 피코세컨드의 지속 시간 및 하이 피크 파워를 갖는 매우 짧은 펄스를 방출할 수 있는 모드 고정식 레이저입니다. Fourier limit (energy-time 불확실성으로도 알려짐)로 인해 이처럼 시간적 길이가 짧은 펄스는 상당히 넓은 대역폭에 걸쳐 광범위한 파장 스펙트럼을 갖습니다. 이는 투과형 옵틱에 있어 심각한 색 수차를 초래할 수 있음에도, 사실상 색 수차가 없는 ultrafast laser를 reflective beam shaping optics와 함께 사용할 수 있습니다.

Size Comparison of an Ultra-Compact Microscope Objective with a Standard Microscope Objective

에드몬드 옵틱스의 Reflective Beam Conditioning Optics

TECHSPEC Monolithic Reflective Beam Expanders (Mark I)

Monolithic Reflective Beam Expanders (Mark I)

TECHSPEC® Monolithic Reflective Beam Expanders (Mark I)는 다이아몬드로 선삭 가공된 제품으로서 광대역이나 무색의 빔 확장 및 광범위한 광원에 안성맞춤입니다. 이 제품은 웨이브프런트 왜곡을 최소화하고 achromatic, all-reflective design을 갖기 때문에 tunable, ultraviolet, ultrafast laser와 함께 사용할 수 있습니다. Reflective flat, thread hole 및 thru-hole과 같은 통합형 기능으로 레이저 기반의 어플리케이션과의 통합, mounting, alignment가 대폭 단순해집니다. 또한 모놀리식 구조로 인해 온도의 변화와 관계없이 안정성과 성능이 보장됩니다.

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Off-Axis Parabolic First Surface Metal Mirrors

Off-Axis Parabolic First Surface Metal Mirrors

TECHSPEC® Off-Axis Parabolic (OAP) Metal Mirrors는 최소 50Å RMS까지의 표면 거칠기를 제공하며 색 수차와 구면 수차가 발생하지 않습니다. 이 제품의 견고한 금속 디자인과 접착제의 최소 사용은 최적화된 열전도율을 제공합니다. OAP는 focal point에 제한 없는 액세스를 허용하여, 콤팩트 시스템의 설계를 용이하게 합니다. 이러한 기능으로 OAP는 quantum cascade laser와 같은 IR laser를 비롯해 MTF, FLIR, FTIR, Schlieren를 포함한 레이저 시스템 및 기기장치에 이상적입니다. TECHSPEC® diamond turned metal substrate mirrors는 15°, 30°, 45°, 60°, 90° Off-Axis 옵션으로 제공됩니다.

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자주 묻는 질문(FAQ's)

FAQ  TECHSPEC® Monolithic Reflective Beam Expanders (Mark I)에는 어떠한 배율을 이용할 수 있습니까?
TECHSPEC® Monolithic Reflective Beam Expanders (Mark I)에서 사용 가능한 배율은 2X, 3X, 5X입니다.
FAQ  TECHSPEC® Monolithic Reflective Beam Expanders (Mark I)?에는 어떠한 코팅 옵션을 적용할 수 있습니까?

TECHSPEC® Monolithic Reflective Beam Expanders (Mark I)에 제공되는 코팅 옵션으로는 enhanced aluminum, protected aluminum, bare gold가 있습니다..

FAQ  TECHSPEC® Off-Axis Parabolic Mirrors는 어떠한 파장 범위를 커버합니까?

TECHSPEC® Off-Axis Parabolic Mirrors의 파장 범위는 미러의 코팅에 따라 다릅니다. 400nm부터 12000nm 이상까지 커버할 수 있도록 protected aluminum, protected gold, bare gold와 같이 3가지 종류의 코팅 옵션이 제공됩니다.

FAQ   Custom Off-Axis Parabolic Mirror에는 어떠한 디자인 파라미터를 사용해야 합니까?

비용 효율적이면서 맞춤형 OAP를 제작하는 데 필요한 디자인 파라미터로는 reflected focal length, reflected angle, focal point의 허용오차, 그리고 reflected wavefront distortion이 있습니다.

관련 자료

어플리케이션 노트

이론적 설명, 연관 공식, 그래픽 삽화 등 기타 내용을 포함한 기술적 정보와 어플리케이션.

UV Optics: Tighter Tolerances and Different Materials
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다이아몬드 선삭 기법으로 가공된 Off-Axis Parabolic Mirrors의 ROUGHNESS
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금속 미러 코팅
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Off-Axis Parabolic Mirror Selection Guide
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