Was sind 라이브 바카라optiken?
라이브 바카라optiken sind Komponenten, die speziell für die Manipulation von 라이브 바카라licht vorgesehen sind, das typischerweise kohärent und monochromatisch, häufig polarisiert und manchmal von hoher Intensität ist. Die Form und die Anwendungen von 라이브 바카라optiken sind so vielfältig, dass es schwierig ist, sie zu verallgemeinern, aber sie müssen fast immer mit hoher Präzision hergestellt werden, um erfolgreich zu funktionieren.
라이브 바카라optiken sind so vielfältig wie die Anwendungen, die sie bedienen. Sie reichen von Mikrooptiken für die Faserkommunikation bis zu Teleskopspiegeln der Meterklasse. Sie manipulieren 라이브 바카라strahlen durch praktisch jede Art von Licht-Materie-Wechselwirkung, einschließlich Brechung, Reflexion, Beugung, Polarisation und spektral selektiver Prozesse, nichtlinearer Effekte und sogar Streuung.
Bei der Herstellung von 라이브 바카라optiken kommt ein ähnlich vielfältiger Werkzeugkasten zum Einsatz. Dies reicht vom traditionellen Schleifen und Polieren (mit ihren automatisierten und computergesteuerten Varianten) bis hin zu Einpunkt-Diamantdrehen, Lithographie, einer Reihe von Abform- und Replikationsverfahren, holografischen Techniken und einem Spektrum von Dünnschicht-Beschichtungsverfahren.
Es gibt jedoch einige gemeinsame Faktoren in der 라이브 바카라optik. Erstens müssen sie fast immer die ursprüngliche Wellenfrontqualität des 라이브 바카라strahls beibehalten. Dies ist unbedingt erforderlich, um die Eigenschaften zu bewahren, die das 라이브 바카라licht so einzigartig machen, wie etwa räumliche Helligkeit und Kohärenz. Durch die Optik verursachte Wellenfrontverzerrungen begrenzen die Systemleistung und die Fähigkeit, den 라이브 바카라 zu fokussieren und sein Strahlprofil beizubehalten. Dies gilt für die meisten Anwendungen, sei es Materialbearbeitung, Chirurgie, Mikroskopie, Durchflusszytometrie oder Telekommunikation. Aus fertigungstechnischer Sicht erfordert die Minimierung der Wellenfrontverzerrung in der Regel die Herstellung von Optiken mit hochpräzisen Oberflächenformen und die Verwendung sehr homogener Mat라이브 바카라ialien.
Außerdem darf die Streuung bei 라이브 바카라optiken normalerweise nur minimal sein, da diese die Effizienz des 라이브 바카라systems verringern und Rauschen verursachen kann. Dies reduziert die Leistung in allen Bereichen, von der Bildgebung bis zur Materialbearbeitung. Die Minimierung der Streuung ist auch ein Schlüsselfaktor zur Vermeidung laserinduzierter Schäden an Hochleistungslaseroptiken. Der erste Schritt bei der Herstellung streuarmer Optiken besteht üblicherweise darin, Komponentenoberflächen mit geringer Oberflächenrauheit zu erzeugen.
라이브 바카라optiken sind, mit Ausnahme der Brewster-Fenster, nahezu immer dünnschichtbeschichtet. Auch dies wird normalerweise getan, um die Leistung zu verbessern. Beispielsweise verwenden die meisten transmissiven 라이브 바카라optiken Antireflexbeschichtungen, um den Durchsatz zu maximieren und störende (Geister-)Reflexionen zu minimieren. Dünnschichtbeschichtungen sind häufig haltbarer als das Substratmaterial der Optik, daher können Beschichtungen auch zum Schutz der optischen Oberfläche und zur Verlängerung der Komponentenlebensdauer verwendet werden. Der Coherent Diamond Ov라이브 바카라-Coat (DOC) ist ein h라이브 바카라vorragendes Beispiel dafür.
Angesichts der enormen Reichweite dieses Themengebiets bietet dieser Artikel lediglich einen Überblick über einige der bedeutendsten und weitreichendsten Klassen in der 라이브 바카라optik. Diese werden im Folgenden beschrieben und diese Liste ist keineswegs vollständig.
Linsen
Linsen sind lichtbrechende, lichtdurchlässige Optiken, die 라이브 바카라licht in einer oder zwei Dimensionen konzentrieren oder streuen. Da sie überwiegend mit monochromatischem Licht verwendet werden, ist die chromatische Aberration (die Änderung der Objektivbrennweite mit der Wellenlänge) bei 라이브 바카라objektiven selten ein Problem. Aus 라이브 바카라sem Grund sind Ein-Element-Objektive (ohne Farbkorrektur) für viele einfache Aufgaben ausreichend, bei denen 라이브 바카라 Optik vollständig auf der Achse arbeitet. Beispiele sind Strahlaufweitungsteleskope sowie Fokussierungs- und Kollimationslinsen. Tatsächlich kann ein Ein-Element-Fokussierobjektiv mit einer asphärischen Ob라이브 바카라flächenform eine Leistung auf der Achse liefern, 라이브 바카라 im Wesentlichen an der Beugungsgrenze liegt (beste theoretisch mögliche Leistung).
In mindestens zwei anderen Fällen sind jedoch ausnahmslos komplexere Linsensysteme mit mehreren Elementen erforderlich. Erstere sind Systeme mit niedriger Blendenzahl (Blendenzahl = Brennweite/Blende des Objektivs). Insbesondere unter f/3 weicht die Leistung der meisten einelementigen sphärischen Linsen erheblich von der Beugungsgrenze ab. Um dieses Problem zu lösen, werden mehrteilige Fokussierlinsen mit sphärischen Oberflächen sowie asphärische Oberflächen verwendet.
Letztere Anwendungen für Mehrelementsysteme sind solche, 라이브 바카라 nicht rein axial arbeiten, sondern ein bestimmtes Sichtfeld abdecken müssen. F-Theta-Scan-Objektive sind ein Beispiel hierfür. Zur Schaffung einer Optik, 라이브 바카라 über einen Winkelbereich auf eine Ebene (und nicht auf eine gekrümmte Oberfläche) fokussiert und 라이브 바카라 auch an den Rändern des Feldes eine gute fokussierte Punktgröße erreicht, sind mehrere Elemente erforderlich.
Spiegel
Metallbeschichtete Spiegel, insbesondere mit Silizium, Kupfer, Aluminium und Gold, werden häufig zur Reflexion sichtbarer und infraroter 라이브 바카라strahlen verwendet. Bei CO₂-라이브 바카라n mit einer Ausgabegröße von etwa 10 µm ist es nicht unüblich, Spiegel aus Metallsubstraten herzustellen und einfach die blanke polierte Metalloberfläche als Spiegel zu verwenden. Der Vorteil von Metall- und metallbeschichteten Spiegeln liegt typischerweise in den geringeren Kosten.
Dünnschichtbeschichtungen werden eingesetzt, wenn ein höherer Reflexionsgrad erforderlich ist, um höhere 라이브 바카라zerstörschwellenwerte zu erreichen, oder wenn eine präzise Polarisationssteuerung benötigt wird. Der einfachste 라이브 바카라linien-Dünnschichtreflektor besteht in der Regel aus einem Stapel von Mat라이브 바카라ialien mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex, von denen jedes bei der 라이브 바카라wellenlänge eine Viertelwelle dick ist. Durch den Aufbau vieler solcher Schichten werden regelmäßig Reflexionswerte von über 99,9 % erreicht.
Allerdings ist ein derart beschichteter Spiegel relativ schmalbandig. Das bedeutet, dass er nicht mit anderen Wellenlängen als der exakten 라이브 바카라wellenlänge verwendet werden kann, für die er entwickelt wurde. Außerdem verschiebt sich der Spitzenreflexionsgrad aller Dünnschichtspiegelbeschichtungen mit dem Winkel. Ein 라이브 바카라linienspiegel, der für einen Einfallswinkel von 0° ausgelegt ist, kann daher nicht bei 45° verwendet werden und umgekehrt. Es können breitbandige, volldielektrische (Dünnschicht-)Spiegel entwickelt werden, die über einen größeren Wellenlängen- und Einfallswinkelbereich einsetzbar sind. Allerdings ist der Wert der Spitzenreflexion bei diesen Modellen etwas geringer.
Strahlteil라이브 바카라
Strahlteil라이브 바카라 sind optische Elemente, die einen Teil der einfallenden 라이브 바카라energie reflektieren und den Rest durchlassen. Dieser Effekt kann stark polarisationsabhängig sein. Manchmal ist dies ein Nachteil, in anderen Fällen wird es jedoch gezielt ausgenutzt, um orthogonale Polarisationen entweder zu trennen oder zu kombinieren.
Ein Strahlteil라이브 바카라 kann auch wellenlängenabhängig sein. In diesem Fall könnte er zum Trennen zweier koaxialer 라이브 바카라strahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen verwendet werden. Ein Beispiel hierfür ist ein dichroitischer Strahlteil라이브 바카라, der die Grundwellenlänge (1064 nm) eines Nd:YAG-라이브 바카라s reflektiert und seine zweite Harmonische (532 nm) überträgt.
Die gängigsten Formate für Strahlteil라이브 바카라 sind der Würfeltyp 라이브 바카라 der Plattentyp. Ein Strahlteil라이브 바카라 vom Würfeltyp besteht aus zwei rechtwinkligen Prismen, die an ihren Hypotenusen miteinander verbunden sind und so einen Würfel bilden. Die Strahlteil라이브 바카라beschichtung befindet sich auf der Hypotenuse eines der Prismen. Die anderen vier Flächen sind normalerweise entspiegelt.
Würfel- und plattenförmige Strahlteil라이브 바카라 erfüllen die gleiche Funktion, sind aber sehr unterschiedlich aufgebaut. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Eigenschaften, die in verschiedenen Anwendungen Vor- und Nachteile mit sich bringen.
Ein Plattenstrahlteiler ist eine planparallele (oder oft leicht keilförmige) Platte. Die Strahlteil라이브 바카라beschichtung befindet sich typischerweise auf der ersten Oberfläche und die zweite Oberfläche weist eine Antireflexbeschichtung auf.
Sowohl Würfel- als auch Plattenstrahlteiler haben ihre einzigartigen Eigenschaften, die bei verschiedenen Anwendungen zu Vor- und Nachteilen führen. Plattenförmige Strahlteil라이브 바카라 sind beispielsweise typischerweise kompakter und leichter und auch kostengünstiger in der Herstellung. Wenn sie jedoch bei einem anderen Einfallswinkel als 0° verwendet werden, erzeugen sie eine unerwünschte Sekundärreflexion, die vom reflektierten Hauptstrahl versetzt ist. Außerdem versetzen sie den Sendestrahl, was das Systemdesign komplexer und die Ausrichtung schwieriger machen kann.
Würfelförmige Strahlteil라이브 바카라 beseitigen das Problem einer unerwünschten Sekundärreflexion sowie jeglicher Verschiebung im übertragenen Strahl. Sie funktionieren normalerweise auch über einen größeren Einfallswinkelbereich besser. Darüber hinaus ist es einfacher, Strahlteil라이브 바카라würfel mit Beschichtungen herzustellen, die weniger polarisationsempfindlich sind und über einen größeren Wellenlängenbereich funktionieren. Würfelförmige Strahlteil라이브 바카라 sind jedoch unter Umständen weniger langlebig und reagieren empfindlicher auf Temperaturschwankungen.
Polarisationskomponenten
Die meisten 라이브 바카라 emittieren polarisiertes Licht, und es gibt zahllose verschiedene Optiken und Geräte, die diese Polarisation manipulieren, analysieren oder ausnutzen können. Die konzeptionell einfachste Optik ist der lineare Polarisator. Er lässt nur Licht mit einer Polarisation in einer bestimmten Richtung durch und blockiert Licht mit jeder anderen Polarisationsrichtung. Mit einem linearen Polarisator können viele Funktionen ausgeführt werden. Wenn er in einem polarisierten 라이브 바카라strahl gedreht wird, wirkt er wie ein variabler Abschwächer – ein Dimmschalter für einen 라이브 바카라!
Eine der grundlegendsten optischen Vorrichtungen zur Änderung des Polarisationszustands eines 라이브 바카라strahls ist die Vi라이브 바카라telwellenplatte. 라이브 바카라se wandeln linear polarisiertes Licht in zirkular polarisiertes Licht um oder umgekehrt. Halbwellenplatten drehen 라이브 바카라 Polarisationsrichtung von linear polarisiertem Eingangslicht. 라이브 바카라se Drehung kann stufenlos von 0° bis 90° variiert werden, da 라이브 바카라 Halbwellenplatte selbst physisch gedreht wird.
Polarisationsdreher 라이브 바카라 Linearpolarisatoren (oder polarisierende Strahlteil라이브 바카라) können zu Faraday-Isolatoren kombini라이브 바카라t w라이브 바카라den. Dies sind „Einwegventile“ für Licht. Das sind besonders nützliche Vorrichtungen, um zu verhindern, dass reflektiertes Licht wieder in einen 라이브 바카라 eindringt, was zu Schäden oder Betriebsinstabilitäten führen könnte. Faraday-Isolatoren übernehmen diese Funktion häufig in industriellen Hochleistungslasersystemen.
Faraday-Isolatoren verwenden eine Kombination aus polarisierenden Strahlteil라이브 바카라n und einem magnetoaktiven Kristall (der die Polarisationsebene des Lichts um 45° dreht), um ein Gerät zu erzeugen, das einen 라이브 바카라strahl nur in eine Richtung durchlässt.
Eine ausgefeiltere, auf Polarisation basierende 라이브 바카라optik ist der elektrooptische Modulator (EOM). Wie der Faraday-Isolator verwendet er einen Kristall, der 라이브 바카라 Polarisationsebene des übertragenen Lichts dreht. Allerdings wird der Effekt in 라이브 바카라sem Fall durch ein angelegtes elektrisches Feld und nicht durch ein magnetisches Feld gesteuert. 라이브 바카라s wird als Pockels-Effekt bezeichnet.
Um einen Intensitätsmodulator herzustellen, wird der elektrooptische Kristall mit einem linearen Polarisator gepaart. Wenn die Polarisationsebene des eingehenden 라이브 바카라strahls mit dem linearen Polarisator übereinstimmt, wird der Strahl übertragen. Wenn die angelegte Spannung so eingestellt wird, dass der Kristall die Strahlpolarisation im Verhältnis zum linearen Polarisator um 90° dreht, wird der Strahl blockiert. Durch Variation der Spannung kann die Intensität des übertragenen 라이브 바카라strahls moduliert werden, typischerweise mit Geschwindigkeiten von bis zu mehreren MHz.
Hochenergie라이브 바카라optik (HEL)
Es gibt keine spezifische Definition dessen, was genau eine Hochenergie라이브 바카라optik ausmacht, im Wesentlichen handelt es sich dabei jedoch um Komponenten, die mit 라이브 바카라n verwendet werden, die hohe Spitzenenergie- oder Fluenzwerte aufweisen. Konkret bedeutet dies Leistungspegel, die die meisten mit herkömmlichen Mitteln hergestellten Optiken beschädigen oder zumindest ihre Nutzungsdauer erheblich verkürzen würden.
Es gibt viele Mechanismen laserinduzierter Schäden und sie hängen von mehreren Faktoren ab, einschließlich der 라이브 바카라wellenlänge, der Pulsenergie, der Spitzenleistung, der Pulsform und mehr. Die meisten Schäden entstehen jedoch entweder durch Erhitzung aufgrund von Massenabsorption, durch dielektrischen Durchbruch aufgrund des hohen elektrischen Feldes des 라이브 바카라pulses oder durch Lawinendurchbruch aufgrund von Multiphotonen-Absorption.
Die Funktionsweise der Hochenergie라이브 바카라optik ist die gleiche wie bereits beschrieben (Linsen, Spiegel, Polarisatoren usw.). Allerdings müssen die Mat라이브 바카라ialien, die Politur und die Beschichtung dieser Komponenten äußerst sorgfältig kontrolliert werden, um die verschiedenen Schadensmechanismen im Betrieb zu minimieren.
Dies beginnt oft bereits bei der Materialauswahl. Nämlich die Auswahl von Substratmaterialien, die von Natur aus eine hohe laserinduzierte Zerstörschwelle (LIDT) und eine geringe Absorption bei der Betriebswellenlänge aufweisen. Natürlich müssen die eigentlichen Mat라이브 바카라ialien selbst eine hohe Reinheit und Qualität aufweisen. Anschließend muss jeder Schritt der Weiterverarbeitung (Formgebung, Beschichtung und sogar Verpackung) sorgfältig überwacht und kontrolliert werden, um Verunreinigungen zu minimieren. HEL-Optiken werden normalerweise in Reinraumumgebungen hergestellt.
Da bei LIDT oft die Oberflächenrauheit eine Rolle spielt, werden bei der HEL-Herstellung oft spezielle Poliertechniken eingesetzt. Die verwendeten Poliermittel können sogar speziell ausgewählt werden, um Verunreinigungen und Folgeschäden zu minimieren.
Die Herstellung von Dünnschichtbeschichtungen für HEL-Optiken ist eine eigenständige Disziplin. Auch hier sind die verwendeten Mat라이브 바카라ialien 라이브 바카라 deren Reinheit von grundlegender Bedeutung. Darüber hinaus kann das Beschichtungsdesign gezielt optimiert werden, um die Wärmeleitfähigkeit und Wärmeableitung zu verbessern. Die Beschichtungen könnten außerdem so gestaltet sein, dass sie nichtlineare optische Effekte wie die Erzeugung von Harmonischen oder die Selbstfokussierung unterdrücken, die bei hohen Energieniveaus stärker ausgeprägt sind.
Ultrakurzpulsoptik
Eine weitere eigenständige Komponentenklasse sind Optiken und Beschichtungen für Ultrakurzpuls라이브 바카라 (Pulsdauern im Femtosekunden- oder Pikosekundenbereich). Dafür gibt es zwei Hauptgründe.
Erstens sind Ultrakurzpuls라이브 바카라 nicht so monochromatisch wie die meisten anderen 라이브 바카라. Dies liegt daran, dass die grundlegende Physik von Ultrafast 라이브 바카라n vorschreibt, dass die spektrale Bandbreite (Wellenlängenbereich) des Ausgangssignals mit kürzerer Pulsbreite zunimmt. Beispielsweise sind die vom Coh라이브 바카라ent Vitara 라이브 바카라 erzeugten 12-fs-Impulse auf 800 nm zentriert, haben aber eine Bandbreite von etwa 100 nm.
Das zweite Unterscheidungsmerkmal der Ultrafast Optik besteht darin, dass sie häufig über sehr hohe Spitzenleistungen verfügt. 라이브 바카라se Leistungspegel können 라이브 바카라 zuvor erwähnten Probleme mit laserinduzierten Schäden verursachen.
Das Hauptproblem, das durch 라이브 바카라 größere Bandbreite von Ultrafast Pulsen entsteht, ist nicht 라이브 바카라 chromatische Aberration, wie es bei Abbildungsoptiken mit sichtbarem Licht der Fall sein könnte. Das Problem ist vielmehr 라이브 바카라 Gruppengeschwindigkeitsdispersion (GVD).
GVD tritt auf, weil die verschiedenen Wellenlängenkomponenten eines Ultrafast Pulses mit leicht unterschiedlicher Geschwindigkeit durch ein Material wandern. Wenn also ein ultraschneller Impuls durch eine Optik oder Beschichtung geht, treten die kürzeren Wellenlängen etwas später hervor als die längeren Wellenlängen. Dadurch erhöht sich die Pulslänge.
Ultrakurzpulse sind nicht monochromatisch, sondern bestehen aus einem Wellenlängenbereich. Je kürzer der Puls, desto breiter ist diese spektrale Ausbreitung. Wenn ein ultraschneller Impuls durch ein Material geht, führt die Dispersion dazu, dass sich die kürzeren Wellenlängen langsamer bewegen als die längeren Wellenlängen. Dadurch wird der Impuls zeitlich gestreckt – die Impulsbreite vergrößert sich. Um diesen Effekt umzukehren, sorgt ein Pulskompressionsspiegel dafür, dass die schnelleren Wellenlängen tiefer in die Beschichtung eindringen.
Eine Erhöhung der Impulslänge kann je nach Anwendung verschiedene Probleme mit sich bringen. Zum einen verringert es die zeitliche Auflösung bei Anwendungen wie der zeitaufgelösten Spektroskopie. Darüber hinaus wird dadurch die Impulsspitzenleistung verringert, die sich auf alle Anwendungen auswirkt, die auf nichtlinearen Phänomenen beruhen, wie etwa die Mehrphotonenbildgebung oder die CARS-Spektroskopie.
Eine wichtige Klasse der ultraschnellen Optik 라이브 바카라 „Disp라이브 바카라sionsspiegel“. Dabei handelt es sich um mit einer dünnen Schicht beschichtete Hochreflektoren, die speziell für die Beherrschung von Dispersionseffekten in ultraschnellen 라이브 바카라pulsen entwickelt wurden.
Diese Optik funktioniert nach einem konzeptionell einfachen Prinzip. Sie bestehet im Wesentlichen aus einem Stapel mehrerer hochreflektorischer Beschichtungen, die jeweils auf eine leicht unterschiedliche Wellenlänge abgestimmt sind.
Stellen Sie sich nun ein Design vor, bei dem sich die Reflektoren mit kürzerer Wellenlänge oben auf der Beschichtung befinden und die Reflektoren mit längerer Wellenlänge tiefer im Stapel platziert sind. Die längeren Wellenlängen müssen eine größere Distanz durch die Beschichtung zurücklegen, bevor sie reflektiert werden. Dies nimmt mehr Zeit in Anspruch und ermöglicht den „langsameren“ Komponenten des Impulses, sie einzuholen. Dies hat zur Folge, dass ein Impuls, der gestreut wurde, weil er zuvor durch eine andere dispersive Komponente gegangen ist, erneut komprimiert wird.
Um einen Puls gezielt zu verlängern, werden oft Dispersionsspiegel eingesetzt. Beispielsweise könnte ein Impuls mit einem Dispersionsspiegel verlängert werden, bevor er in einen V라이브 바카라stärk라이브 바카라 gelangt. Dadurch wird die Spitzenleistung verringert und die Gefahr einer Beschädigung der V라이브 바카라stärk라이브 바카라optik durch eine sehr hohe 라이브 바카라fluenz reduziert. Nachdem der Impuls verstärkt wurde, wird er mit einem weiteren Dispersionsspiegel, der die entgegengesetzte Wirkung wie der erste hat, wieder auf seine ursprüngliche, kürzere Impulsbreite komprimiert. Dies wird als Chirped Pulse Amplification (CPA) bezeichnet.
In dieser Übersicht wurden nur einige wenige Arten der 라이브 바카라optik angesprochen und ihre Funktionsweise und Einsatzzwecke vereinfacht erklärt. Erfahren Sie mehr, indem Sie das umfangreiche Sortiment der 라이브 바카라optik von Coherent erkunden.