II-VI Infrared Logo  



  Ottiche Laser CO2 / Ottiche Speciali lavorate al diamante
Ottiche Speciali lavorate al diamante
Diamond-Turned Custom Optics: non-rotational symmetries
Diamond-Turned Custom Optics: non-rotational symmetries

La maggior parte delle ottiche è caratterizzata da una simmetria rotativa. Questo tipo di ottiche è impiegato nella maggior parte delle applicazioni. Eppure anche ottiche con geometria non rotativa offrono numerosi vantaggi rispetto alle più tradizionali ottiche a simmetria rotativa.

Tra questa tipologia di ottiche ritroviamo le lenti e gli specchi biconici (che combinano in un singolo substrato due superfici con differenti raggi di curvatura), lenti e specchi sfaccettati (che combinano in un unico piano più superfici), reticoli ottici sia riflessivi sia trasmissivi (che combinano più superfici curve in un unico substrato).

Altre ottiche con simmetrie non rotative sono specchi parabolici fuori asse,  parabole con fuoco ad anello, beamsplitter a tetto.

LENTI BICONICHE

Biconic Lens
LENTI BICONICHE

Le lenti biconiche sono lenti la cui superficie è composta da due superfici con differenti raggi di curvatura. Le curvature possono essere sferiche o asferiche, a seconda della necessità di rimuovere le aberrazioni. Le lenti biconiche sono impiegate per generare un fuoco con forma ellittica o lineare. Queste lenti vengono anche impiegate in beam expander per ridurre l’astigmatismo che è tipico dei fasci generati da laser a guida d’onda e che deve essere generalmente eliminato per generare un fascio il più gaussiano possibile.

Generalmente nei beam expander vengono utilizzate lenti cilindriche, in alcuni casi sono necessari due cilindri le cui operazioni di allineamento sono complicate. L’utilizzo delle lenti biconiche riduce il numero di elementi ottici utilizzati e facilita l’allineamento.

  • Potere ottico biconico concentrato in una sola superficie
  • Facile allineamento: la perpendicolarità delle curve è garantita dalla lavorazione
  • Utile in beam expander
  • Fuoco ellittico
  • Curvature o sferiche o ellittiche

SPECCHI BICONICI

Biconic Mirror
SPECCHI BICONICI

In molte applicazioni è necessario modellare il fascio laser tramite specchi sferici, cilindrici o parabolici. Gli specchi biconici, o più in generale, toroidali, possono combinare due ottiche in una.
Gli specchi biconici hanno due differenti raggi di curvatura su un’unica superficie. E’ possibile realizzare specchi biconici con curvature sferiche o asferiche a seconda delle applicazioni e della necessità della rimozione delle aberrazioni.
Se opportunamente disegnati, possono sostituire specchi di rinvio per collimare il fascio su percorsi ottici lunghi.

  • Potere ottico biconico in una sola superficie
  • Curvature disegnate per realizzare fuochi al limite della diffrazione con angolo di incidenza di 45°
  • Utile in beam expander anamorfi
  • Fuoco ellittico se usato come specchio focalizzatore a 0°
  • Curvature sferiche o asferiche

INTEGRATORI DI FASCIO TRASMISSIVI

Faceted Lens
Faceted Lens

Gli integratori di fascio trasmissivi sono impiegati in applicazioni in cui sono richiesti fasci con ampi diametri e profili di intensità piatti. L’integratore è composto da differenti sfaccettature, ognuna delle quali focalizza una porzione di fascio e il fuoco dell’integratore è dato quindi dall’integrazione dei singoli fuochi. E’ estremamente complicato realizzare integratori trasmissivi, ma è possibile grazie alle tecniche della lavorazione al diamante. Sebbene il principale substrato utilizzato per queste lenti sia il ZnSe, è possibile realizzarle anche in Germanio o altri materiali lavorabili al diamante.

Le lenti sfaccettate sono una valida alternativa agli specchi sfaccettati. Le sfaccettature sono disposte sulla superficie della lente per generare qualsiasi forma del fuoco desiderata. Esistono alcuni limiti pratici e tecnici legati alla lavorazione stessa: le sfaccettature sono generalmente da 2 a 8mm su superfici fino a 100mm di diametro.

  • Integratori trasmissivi di fascio generano fasci con profili in intensità piatti
  • I fasci integrati possono essere quadrati o rettangolari
  • Le dimensioni del fuoco del fascio integrato sono generalmente di circa 2mm, dimensione ideale per saldatura e trattamenti superficiali
  • Il grado di integrazione dipende dalla coerenza del fascio laser, si ottengono risultati migliori con fasci incoerenti

INTEGRATORI DI FASCIO RIFLESSIVI

Faceted Mirror
Faceted Mirror

Gli integratori di fascio riflessivi sono generalmente utilizzati in applicazioni di alta potenza quali saldatura, cladding e trattamenti superficiali. Gli integratori di fascio focalizzano un fascio ad alta potenza in un profilo di intensità piatto e con dimensione e forma data dall’integrazione delle dimensioni e delle forme delle singole sfaccettature. Tradizionalmente, gli integratori riflessivi sono prodotti realizzando tanti specchi che vengono poi integrati su una superficie curva. Il noioso e lungo lavoro di integrare le differenti sfaccettature in un unico substrato deve comportare vantaggi rispetto all’utilizzo di un singolo specchio raffreddato ad acqua.
Le sfaccettature possono essere disposte su una superficie in infiniti modi, anche se esistono alcuni limiti tecnici della lavorazione stessa. Generalmente le sfaccettature hanno dimensioni da 2 a 8mm e si possono disporre su superfici fino a 75mm di diametro.
Gli integratori lavorano meglio con fasci laser con  basso grado di coerenza.

  • Gli integratori di fascio riflessivi generano fasci con profili di intensità piatti
  • I fasci integrati possono essere quadrati, rettangolari o circolari
  • Gli specchi sono in rame e sono ideali per laser ad alta potenza
  • Le dimensioni del fuoco del fascio integrato sono generalmente di circa 2mm, dimensione ideale per saldatura e trattamenti superficiali
  • Il grado di integrazione dipende dalla coerenza del fascio laser, si ottengono risultati migliori con fasci incoerenti

DOPPIETTI PER FUOCO FLAT TOP

Flat-Topped Doublet
Flat-Topped Doublet

II-VI realizza un semplice sistema di lenti per convertire un fascio di modo gaussiano a un fascio con profilo di intensità “flat top”.

Convertire un fascio laser da un modo ad un altro, è sempre un processo difficile.  Differenti prodotti sono realizzati per questo scopo: lenti diffrattive, integratori di fascio, combinazioni di lenti asferiche. E’ consigliabile prediligere il sistema ottico più semplice come ad esempio è il doppietto di lenti asferiche offerto da II-VI.

La dimensione richiesta del fascio focalizzato è un altro aspetto da considerare nella scelta del metodo per convertire un fascio gaussiano in un flat top. Un integratore sfaccettato è preferibile se si richiede una dimensione dello spot focale maggiore. Se è necessario uno spot focale di 100mn, è preferibile utilizzare soluzioni più sofisticate. II-VI è in grado di ottenere buoni risultati con una semplice lente asferica, singoletto o doppietto a seconda della lunghezza focale.

  • Lunghezze focali da 25mm
  • Singoletti o Doppietti a seconda della dimensione dello spot focale richiesta
  • Si ottengono risultati migliori con fasci con M2<1.1
  • Applicazioni come foratura e trattamenti superficiali

SPECCHI PARABOLICI FUORI ASSE A LUNGA DISTANZA DI LAVORO

Long WD Off-Axis Parabola
Long WD Off-Axis Parabola

In passato, la distanza di lavoro (Working Distance – WD) degli specchi parabolici fuori asse era limitata dalla lavorazione al diamante. Oggi, grazie all’evoluzione tecnologica della lavorazione al diamante II-VI produce specchi parabolici fuori asse a lunghe distanze di lavoro.

Così come accade per la realizzazione degli parabolici fuori asse standard, gli specchi parabolici a lunga distanza di lavoro sono realizzati da substrati in rame (sia piani sia angolati) che resistono alle alte potenze dei laser industriali e agli ambienti industriali. Questi specchi, se opportunamente allineati, focalizzano ai limiti della diffrazione. I substrati vengono poi rivestiti per migliorarne la riflettività.

II-VI realizza specchi parabolici per riflettere e focalizzare il fascio a 90° (angolo standard) o a qualsiasi altro angolo richiesto. Caratteristiche come il raffreddamento ad acqua o a aria, montaggi non standard, sono realizzabili su richiesta.

  • Distanze di lavoro elevate per tecnologia STS (Slow Tool Servo)
  • Excellent figure accuracy < 0.5µm.
  • Excellent surface roughness < 0.6 nm
  • Diametro ottiche fino a 250 mm.

RETICOLI OTTICI

Optical Array
Optical Array

Alcuni sistemi ottici richiedono che differenti elementi ottici siano disposti a reticolo. In passato, venivano prodotte le singole ottiche e poi assemblate in un unico substrato, tecnica altamente imprecisa per gli allineamenti. Ora, grazie alle lavorazioni al diamante, è possibile lavorare un reticolo ottico direttamente su un substrato (tramite macchine FTS, Fast Tool Servo). Generalmente vengono lavorati ZnSe e Ge e metalli come il Rame e l’Alluminio.

Una comune applicazione per questa tipologia di lavorazione è la realizzazione di un reticolo di lenti di focalizzazione con la stessa lunghezza d’onda. A seconda della necessità si possono realizzare reticoli di lenti con differenti lunghezze focali, o di lenti sia positive sia negative, o, ancora, di lenti e  di specchi.

  • Reticoli ottici monolitici per soluzione unica e compatta
  • Reticoli di lenti
  • Reticoli di lenti, specchi e altri elementi ottici in un unico substrato

.

PARABOLICI FUORI ASSE A FUOCO AD ANELLO RING FOCUS

Ring-Focus Off-Axis Parabola
Ring-Focus Off-Axis Parabola

Gli specchi parabolici fuori asse a fuoco ad anello sono elementi ottici che combinano le caratteristiche di uno specchio parabolico e una lente con superficie conica (axicon). Generalmente lenti in ZnSe con una superficie conica sono usate per ottenere fuochi ad anello. Lo specchio parabolico fuori asse a fuoco ad anello elimina l’ottica trasmissiva combinando l’axicon con lo specchio parabolico fuori asse. La geometria risultante è una superficie priva di forma che viene realizzata con i macchinari al diamante.

In questo modo si possono ottenere le specifiche desiderate sia sulla distanza di lavoro, sia sul diametro dell’anello sia sull’angolo di deviazione. Per applicazioni di alta potenza, vengono utilizzati substrati in rame raffreddati.

  • Combinazione di due ottiche in una
  • Utilizzabile in sistemi ad alta potenza
  • Prodotto da substarti standard
  • Excellent RMS roughness < 6nm.
  • Facilmente adattabile alle specifiche richieste

BEAMSPLITTER A TETTO - ROOFTOP

Rooftop Beamsplitter
Rooftop Beamsplitter

Prismi e beamsplitter trasmissivi sono elementi ottici comuni usati per separare fasci laser. Questi oggetti sono utilizzati senza problemi con fasci di lunghezze d’onda nel visibile e nel IR. In caso di fasci IR (tra 1 e 10.6mm) e con potenze > 500W insorgono effetti termici che impediscono l’utilizzo di beamsplitter classici. In questi casi è necessario utilizzare prismi metallici a tetto.

I beamsplitter a tetto sono realizzati in Rame e sono raffreddati ad acqua. Possono essere utilizzati con fasci fino a 6KW. Il beamsplitter  a tetto di 90° viene impiegato per separare fisicamente il fascio in due fasci che propagano a 180° uno rispetto all’altro. Integrati in sistemi con specchi questi oggetti vengono impiegati in applicazioni come saldatura e  trattamenti superficiali.

Da un singolo substrato si ottengono due veri e propri specchi le cui caratteristiche sono le medesime degli specchi standard e l’angolo tra i due è controllato entro i 10 arcsecondi.

  • I beamsplitter a tetto sono usati per dividere in due fasci IR ad alta potenza
  • Specchi in rame o alluminio
  • Specchi in rame possono essere raffreddati per impieghi con potenze > 5KW

LENTE A VORTICE

Vortex Lens
Vortex Lens

La lente a vortice ha la superficie curva lavorata a spirale che controlla la fase del fascio trasmesso. In questo modo si ottiene nel fuoco un fascio che ha energia e potenza nulla nel centro; in altre parole, la lente a vortice genera un fuoco ad anello.  La lente a vortice è anche chiamata lente a spirale considerato che il fascio trasmesso propaga a spirale.

Di solito questo tipo di lenti viene prodotto con elementi diffrattivi, II-VI la realizza con le macchine al diamante per ottenere oggetti più precisi.

Le lenti a vortice sono realizzate su substrati lavorabili al diamante, quindi per applicazioni a 10.6mm vengono generalmente realizzate in ZnSe e Ge. E’ inoltre possibile realizzare queste superfici su elementi riflessivi come il Rame e l’Alluminio.

  • Una sola superficie per generare fascio a spirale
  • Fuoco ad anello

 

 
Link to II-VI corporate website
 
Legal | Site Map