Главная>>Продукция>>Цилиндрические линзы
Цилиндрические линзы: производство из оптического стекла, кварца и ИК-кристаллов
Алкор Текнолоджиз производит цилиндрические линзы — плосковыпуклые, плосковогнутые, менисковые и асферические — из восьми оптических материалов по чертежам заказчика. Материалы: К8/N-BK7, кварц КУ-1/JGS-1, CaF₂, BaF₂, ZnSe, Ge, Si, MgF₂. Спектральный диапазон от 150 нм (УФ) до 14 мкм (LWIR). Прямоугольная и круглая форма. AR-покрытия на 532, 1064, 1550 нм, диапазоны 3–5 мкм, 8–12 мкм и другие. Аналоги серий Edmund Optics, Thorlabs, Laser Components GCL. КП в течение 24 часов.
Присылайте запросы и чертежи на электронную почту sales@alkor.net. Наши специалисты помогут подобрать оптимальное решение для вашей задачи.
Почему цилиндрическая линза, а не сферическая: физика выбора
Сферическая линза преломляет свет симметрично во всех направлениях — фокусирует точечный источник в точку, параллельный пучок — в точку на фокальном расстоянии. Цилиндрическая линза работает принципиально иначе: она имеет кривизну только в одном направлении (например, в вертикальной плоскости), а в перпендикулярном (горизонтальном) ведёт себя как плоскопараллельная пластина.
Практические следствия:
Из точки — линия. Точечный источник (лазерный диод, торец волокна) через цилиндрическую линзу превращается в протяжённую линию в одном направлении при сохранении точечного характера в перпендикулярном. Это применяется в лазерных нивелирах, штрихкод-сканерах, линейных детекторах.
Из линии — точка. Обратная задача: щелевой источник (щелевая лампа спектрографа, осветитель) через цилиндрическую линзу коллимируется в параллельный пучок в одной плоскости.
Коррекция эллиптичности лазерного диода. Анаморфное формирование луча — коррекция лазерного луча эллиптической формы, генерируемого лазерным диодом, в луч круглой формы. Эллиптический лазерный луч является следствием прямоугольной апертуры Френеля и нежелателен, поскольку это подразумевает большую площадь луча и ухудшение гауссова профиля.
Коррекция астигматизма. Оптическая система с астигматизмом — система, в которой лучи, распространяющиеся в двух перпендикулярных плоскостях, имеют разные фокусы. Цилиндрическая линза используется для коррекции астигматизма в таких системах.
Четыре типа цилиндрических линз:
Плосковыпуклая цилиндрическая линза (положительная)
Одна выпуклая цилиндрическая поверхность, одна плоская. Положительное фокусное расстояние. Фокусирует параллельный пучок в линию. Основной тип для большинства задач формирования лазерных линий.
Плоско-выпуклая цилиндрическая линза используется для уплотнения света в одной оси. Она может создавать изображение линии из точки света, менять соотношение сторон изображения или фокусировать коллимированный входной свет на линию.
Ориентация: устанавливается выпуклой стороной к источнику (коллимированному пучку) для минимизации сферических аберраций. При правильной ориентации — аналог плосковыпуклой сферической линзы, но только в одной плоскости.
Применение: лазерные проекторы линий, подсветка щелевых детекторов, коллимация быстрой оси лазерного диода, лазерное сканирование, лидары.
Плосковогнутая цилиндрическая линза (отрицательная)
Одна вогнутая цилиндрическая поверхность, одна плоская. Отрицательное фокусное расстояние. Расширяет пучок в одном направлении — расходящаяся линза по одной оси.
Применение: анаморфное расширение пучка (коллимация медленной оси лазерного диода), уменьшение соотношения сторон эллиптического пучка, коррекция астигматизма в сочетании с положительной цилиндрической линзой. Пара плоско-выпуклых/вогнутых цилиндрических линз может использоваться для придания эллиптическим лучам круглой формы при ортогональной установке.
Менисковая цилиндрическая линза
Обе поверхности — цилиндрические, одна выпуклая, другая вогнутая. Может быть как положительной, так и отрицательной в зависимости от радиусов кривизны. Обеспечивает лучшую коррекцию аберраций по сравнению с плосковыпуклой при той же оптической силе. Применяется в прецизионных оптических системах, где требуется минимизация аберраций при компактных размерах.
Асферическая цилиндрическая линза
Поверхность описывается асферическим профилем (парабола, гипербола или общее коническое сечение), что позволяет практически полностью устранить сферические аберрации. Асферические цилиндрические линзы могут вызывать астигматизм лазерного луча и коллимировать выходные сигналы лазера.
Применение цилиндрических линз по типу прибора
Лазерные сканеры и проекторы линий — плосковыпуклые цилиндрические линзы из К8 или кварца для формирования лазерной линии из круглого пучка. Применяются в промышленных сканерах штрих-кодов, 3D-сканерах, системах контроля поверхности, лазерных нивелирах.
Спектроскопия и спектрографы — цилиндрические линзы в роли коллиматора щелевого источника (входная щель спектрографа освещает дифракционную решётку через цилиндрический коллиматор). Материалы: кварц КУ-1 для УФ-спектроскопии, CaF₂ для ИК-спектроскопии 130 нм–9 мкм, ZnSe для FTIR-систем.
Лазерные системы с диодной накачкой — анаморфные пары для выравнивания пучка лазерных диодов накачки Nd:YAG, Nd:YVO₄, Er:YAG. Кварц КУ-1 с AR/AR <0.2% на 808 нм, 976 нм или 1064 нм.
Оптическая когерентная томография (ОКТ) — цилиндрические линзы для развёртки зондирующего пучка по одной оси в системах ОКТ. Кварц КУ-1 для диапазона 800–1300 нм.
Лидары и дальномеры — формирование вееровой диаграммы излучения из точечного источника (плосковыпуклая) или приём линейного поля (плосковогнутая) в одноосных лидарных системах.
CO₂-лазерная резка — менисковые цилиндрические линзы из ZnSe для формирования продолговатого пятна (линии) при резке со сканированием. Диаметр или длина рабочего размера по ТЗ.
Материалы для цилиндрических линз: выбор по диапазону
| Материал | Диапазон | Форма | Ключевые применения |
|---|---|---|---|
| K8 / N-BK7 | 340 нм – 2.5 мкм | прямо |
Видимый и NIR, лазерные диоды 630–1000 нм |
| Кварц КУ-1 / JGS-1 | 150 нм – 3.5 мкм | прямо |
УФ-лазеры, анаморфные пары для диодов, спектро |
| CaF₂ | 130 нм – 9 мкм | прямо |
УФ и ИК-спектро |
| BaF₂ | 150 нм – 12 мкм | прямо |
Широко |
| ZnSe | 0.6 – 14 мкм | прямо |
CO₂-лазеры (10.6 мкм), FTIR-системы, LWIR |
| Германий Ge | 1.8 – 14 мкм | прямо |
LWIR-системы 8–14 мкм, тепло |
| Кремний Si | 1.2 – 7 мкм | прямо |
MWIR-системы 3–5 мкм, газо |
| MgF₂ | 120 нм – 7 мкм | прямо |
ВУФ и эксимерные лазеры 193/248 нм |
Форма и ориентация: прямоугольные и круглые цилиндрические линзы
Прямоугольная (квадратная) форма — стандарт для цилиндрических линз. Прямоугольная апертура соответствует прямоугольному рабочему полю и позволяет точно задать ориентацию линзы в оправе. Производим прямоугольные линзы с оптимизированной длиной (по цилиндрической оси) — обычно от 10 до 100 мм — и шириной (по преломляющей оси) — от 5 до 50 мм.
Круглая форма — удобна для стандартных оправ и применений, где ориентация менее критична. Производим круглые цилиндрические линзы диаметром от 5 до 80 мм.
Ориентация оптической оси — у цилиндрической линзы есть «ось» (направление, вдоль которого нет преломляющей силы) и «апертура» (направление, в котором линза работает). При заказе укажите, в какой плоскости требуется фокусировка — это определяет ориентацию линзы в чертеже.
AR-покрытия для цилиндрических линз
Цилиндрическая линза без AR-покрытия теряет на отражение от двух поверхностей: К8 — ~8.4%, кварц — ~7.2%, ZnSe — ~29%. Для лазерных систем это недопустимо.
| Покрытие | Диапазон / λ | Материал подложки | Применение |
|---|---|---|---|
| AR широкополосное | 400–700 нм | K8, кварц | Видимый диапазон |
| AR 532 нм | 532 нм | K8, кварц | Nd:YAG 2ω |
| AR 808 нм | 808 нм | K8, кварц | Диодные лазеры накачки |
| AR 1064 нм | 1064 нм | кварц КУ-1 | Волоконные лазеры, Nd:YAG |
| AR 1550 нм | 1550 нм | кварц КУ-1 | Телеком, eye-safe лидары |
| AR 248/266/355 нм | УФ | кварц КУ-1, CaF₂ | Эксимерные лазеры |
| AR 3–5 мкм | 3–5 мкм | CaF₂, Si | MWIR-системы |
| AR 8–12 мкм | 8–12 мкм | ZnSe, Ge | CO₂-лазеры, LWIR |
Цилиндрические линзы могут поставляться с просветляющими покрытиями для видимой, ближней и дальней ИК областей спектра. Например на 532нм, 755нм, 905нм, 1064 и 1550нм, 3-5мкм, 8-12 мкм и другие длины волн. Подробнее о характеристиках можно узнать в разделе просветляющие оптические покрытия.
Заказать цилиндрические линзы по чертежу
Пришлите чертёж или ТЗ на sales@alkor.net: тип линзы (плосковыпуклая/плосковогнутая/менисковая), материал, форма (прямоугольная/круглая), размеры, фокусное расстояние, покрытие, количество. КП в течение 24 часов. По телефону +7 812 363 12 40 По электронной почте sales@alkor.net