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技術資料

最前線の CO₂ レーザ光学: CO₂ レーザレンズと CO₂ レーザミラーで限界を押し広げる

著者: Bryan Ng ? マーケティング マネージャー
公開日: 2023 年 7 月 27 日
最終更新日: 2024 年 6 月 21 日

前書き

炭酸ガス(CO₂) レーザは、レーザ加工、医療、研究など、多くの産業において基礎技術となっています。
これらのレーザは、波長 9.6 または 10.6 μm の赤外線ビームを放射し、さまざまな材料と相互作用することができます。ただし、CO₂ レーザをうまく利用するには、高品質の CO₂ レーザ光学系が不可欠です。

1. CO₂ レーザ システムにおける CO₂ レーザ光学系の重要性

CO₂ レーザ光学系は、ビームの伝達、制御、焦点合わせにおいて重要な役割を果たし、最終的にはレーザの精度、効率、全体的なパフォーマンスに影響を及ぼします。CO₂ レーザ システムで使用される特定の光学部品は、アプリケーションによって異なります。たとえば、レーザ切断システムでは通常、球面レンズを使用してビームをワークピースに焦点を合わせますが、彫刻システムではビーム エクスパンダーを使用してビームを広げる場合があります。 CO₂ レーザ光学系で使用される最も一般的な光学材料は、セレン化亜鉛 (ZnSe) とゲルマニウム (Ge) です。これらの材料は赤外線を透過し、熱伝導率が高いため、レーザ ビームによって発生する熱を放散するのに役立ちます。CO₂ レーザで使用される特定の光学部品は、アプリケーションによって異なります。 CO₂ レーザ システムで使用される光学部品の品質は、レーザのパフォーマンスに大きな影響を与えます。高品質の光学部品により、レーザビームが正確に伝送され、焦点が合うため、切断、溶接、彫刻の仕上がりが向上します。

2. CO₂ レーザ光学系のコンポーネント

CO₂ レーザ光学系には、レーザ ビームの操作と制御を容易にするさまざまなコンポーネントが含まれます。主なコンポーネントには、CO₂ レーザ ミラー、レンズ、ウィンドウ、ビーム スプリッター、減衰器があり、それぞれがレーザの特性を最適化する上で重要な役割を果たします。

2.1 CO₂レーザミラー

　　　　　　　CO₂ レーザ ミラー

CO₂ レーザ ミラーは、CO₂ レーザ システムにおけるビームの伝送と制御に不可欠です。レーザ ビームを反射し、その位置合わせを維持する役割を担っています。反射型 CO₂ レーザ ミラーは、反射損失が少なく、光学品質が高く、極端な光強度に対する耐性が優れている必要があります。

　　　　　図 1: CO₂ レーザ ミラーの図

CO₂レーザミラーの仕様

• 直径許容差: +0/-0.13mm
• 厚さ許容差: ±0.25mm
• 平行度: ?3 アーク分
• 有効開口: ＞90%
• 表面平坦度: λ/4/1 インチ径 @ 632.8nm
• 表面品質: 40-20 S-D
• 入射角: 45°

タイプ	型名	波長(nm)	材料	直径(mm)	ET(mm)
反射ミラー	RSI-0.75-3	10600	シリコン	19.1	3.0
反射ミラー	RSI-1-3	10600	シリコン	25.4	3.0
反射ミラー	RSI-1.1-3	10600	シリコン	27.9	3.0
反射ミラー	RSI-1.5-4	10600	シリコン	38.1	4.0
反射ミラー	RSI-2-5	10600	シリコン	50.8	5.1
反射ミラー	RSI-2-9.5	10600	シリコン	50.8	9.5
反射ミラー	RMO-0.75-3	表面研磨	モリブデン	19.0	3.0
反射ミラー	RMO-1-3	表面研磨	モリブデン	25.4	3.0

表 1: CO₂ レーザミラー

CO₂ レーザキャビティ光学系は、リアミラーとフロントミラー (出力カプラまたは部分反射器とも呼ばれます) で構成されています。非常に高い反射率 (>99.7%) を持つリアミラー (通常は ZnSe) は、レーザ共振器の重要な光学部品です。出力カプラは、レーザ共振器からレーザビームの一部を抽出する部分反射ミラーです。コンポーネント内の多重反射による干渉を防ぐために、わずかなくさびが必要になることがよくあります。高品質の CO₂ レーザミラーは、損失を最小限に抑え、効率的なビーム伝送を保証します。

　　　図 2: CO₂ レーザキャビティ光学図

• 直径公差: +0/-0.13mm
• 厚さ公差: ±0.25mm
• センタリング: ＜ 3 アーク分
• 有効開口: ＞90%
• 表面品質: 40-20 S-D
• 入射角: 0°
• LIDT: 5.1 MW/cm^２ @ 10.6μm

タイプ	型名	波長 (nm)	材料	直径 (mm)	ET (mm)	曲率	反射率 (%)
後部ミラー	RSI-1-4.5-3MCC	10600	ZnSe	25.4	4.5	3m凹面	＞99.7%
後部ミラー	RSI-1-4.5-5MCC	10600	ZnSe	25.4	4.5	5m凹面	＞99.7%
出力ミラー	OCZ-0.5-2-80%R	10600	ZnSe	12.7	2.0	平板	80+/-3%
出力ミラー	OCZ-0.5-3-92%R	10600	ZnSe	12.7	3.0	平板	92+/-3%
出力ミラー	OCZ-0.75-2-70%R	10600	ZnSe	19.1	2.0	平板	70+/-3%
出力ミラー	OCZ-0.75-3-85%R	10600	ZnSe	19.1	3.0	平板	85+/-3%
出力ミラー	OCZ-0.75-2-95%R-5MCC	10600	ZnSe	19.1	2.0	5m凹面	95+/-3%
出力ミラー	OCZ-20-85%R-3MCC	10600	ZnSe	20.0	3.5	3m凹面	85+/-3%
出力ミラー	OCZ-25-3-70%R	10600	ZnSe	25.0	3.0	3m凹面	70+/-3%
出力ミラー	OCZ-25-3-95%R	10600	ZnSe	25.0	3.0	3m凹面	95+/-3%
出力ミラー	OCZ-1-3-80%R	10600	ZnSe	25.4	3.0	3m凹面	80+/-3%
出力ミラー	OCZ-1-3-85%R	10600	ZnSe	25.4	3.0	3m凹面	85+/-3%

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表 2:キャビティ光学系

2.2 　CO₂ レーザ レンズ

　　　　　　　CO₂ レーザ レンズ

CO2 レーザ レンズは、レーザ ビームを整形して焦点を合わせるために使用されます。通常、ZnSe 素材で作られ、凸型または凹型にすることができ、焦点距離によってビームの焦点が決まります。平凸レンズは正の焦点距離を持ち、平行ビームを小さなスポット サイズに焦点を合わせるために使用されます。平凹レンズは負の焦点距離を持ち、平行ビームを発散させるために使用されます。球面収差を最小限に抑えるために、これらのレンズの曲面は光源に面している必要があります。

図 3: CO₂ レーザ レンズ図

• 直径公差: +0/-0.13mm
• 厚さ公差: ±0.25mm
• 焦点距離公差: ±2%
• エッジ厚さ公差 (ETV): ?3 アーク分
• 有効開口: ＞90%
• 表面平坦度: λ/4/1 インチ径@632.8nm
• 表面品質: 40-20 S-DAR
• コーティング: R＜0.2%/面 @10.6μm

正メニスカス凸凹レンズは、中央が厚く、端が薄い収束レンズで、実像を生成します。凹面の曲率半径は、レンズの凸面よりも大きくなります。球面収差を最小限に抑えるには、レンズの凸面を光源に向ける必要があります。このレンズは、球面収差を最小限に抑え、入射する平行光の焦点サイズを最小にするように設計されています。CO2 レーザ レンズは、ビームの形状と強度の正確な制御が重要な切断、彫刻、溶接などの用途に不可欠です。

型名	波長 (nm)	直径 (mm)	EFL (mm)	材料	アセンブリ	CT (mm)	ET (mm)	BFL (mm)	タイプ
LZ-0.75-4-ET2	10600 / 9400	19.0	101.6	ZnSe	単レンズ	2.3	2.0	100.6	平凸
LZ-0.75-5-ET2	10600 / 9400	19.0	127.0	ZnSe	単レンズ	2.3	2.0	125.1	平凸
LZ-0.75-12-ET2	10600 / 9400	19.0	304.8	ZnSe	単レンズ	2.1	2.0	303.9	平凸
LZ-20-47-ET2	10600 / 9400	20.0	47.0	ZnSe	単レンズ	2.8	2.0	45.9	平凸
LZ-20-72-ET3	10600 / 9400	20.0	72.0	ZnSe	単レンズ	3.5	3.0	70.5	平凸
LZ-25-3-ET2	10600 / 9400	25.0	76.2	ZnSe	単レンズ	2.7	2.0	75.1	平凸
LZ-1-2-ET2	10600 / 9400	25.4	50.8	ZnSe	単レンズ	3.1	2.0	49.5	平凸
LZ-1-2-ET3	10600 / 9400	25.4	50.8	ZnSe	単レンズ	4.1	3.0	49.1	平凸
LZ-1-2.5-ET3	10600 / 9400	25.4	63.5	ZnSe	単レンズ	3.9	3.0	61.9	平凸
LZ-1-3-ET3	10600 / 9400	25.4	76.2	ZnSe	単レンズ	3.8	3.0	74.6	平凸

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表 3: ZnSe 球面レンズ

2.2.1 ZnSe 非球面レンズ

図 4: ZnSe 非球面レンズ図

• 直径公差: +0/-0.13mm
• 厚さ公差: ±0.25mm
• 焦点距離公差: ±2%
• エッジ厚さ公差 (ETV): ? 3 アーク分
• 有効開口: ＞90%
• 非球面精度: ?1μm P-V
• 表面品質: 40/20 60/40
• AR コーティング: 1030-1090nm で表面あたり R<0.2%
• 材質: 溶融石英、Suprasil 313、Corning 7980、Si、Ge、ZnS、ZnSe、カルコゲニド
• コーティング: オプションあり

CO₂ レーザ レンズには、非球面、球面、円筒、アキシコンなどの他の形状もあります。従来の ZnSe 球面レンズと比較すると、ZnSe 非球面レンズの最大の利点は、球面収差補正を実行できることです。非球面レンズを使用すると、設計者は球面レンズよりも少ない光学レンズで収差を補正できるため、光学システムのコストが低くなり、サイズもコンパクトになります。

型名	波長(nm)	EFL(mm)	直径(mm)	材料
LZA-25.4-12.7	コーティング無し	12.7	25.4	ZnSe
LZA-25.4-25.4	コーティング無し	25.4	25.4	ZnSe
LZA-25.4-50.8	コーティング無し	50.8	25.4	ZnSe

表 4: ZnSe 非球面レンズ

2.2.2 ZnSe 円筒レンズ

　 　　　　図 5: ZnSe シリンドリカル レンズの図　　　　　　　図 6: ZnSe シリンドリカル レンズの図

• 寸法公差: +0/-0.13mm
• 厚さ公差: ±0.25mm
• 焦点距離公差: ±2%
• エッジ厚さ変動 (ETV): ?3 アーク分
• 有効開口: ＞90%
• 表面平坦度: λ/4 / 1″Dia@632.8nm
• 表面品質: 60-40 S-DAR
• コーティング: R＜0.2% / 表面 @10.6μm

ZnSe 円筒レンズは、入射ビームを単一の焦点ではなく単一の焦点線に集中させるために使用されます。正と負の両方の焦点距離があります。円筒形の表面を持つ円形または長方形の物体で、平凹面または平凸面のいずれかです。球面レンズとは異なり、ビームを焦点ではなく焦点線に集中させます。

型名	材料	波長 (mm)	寸法 (mm)	EFL (mm)	CT (mm)	タイプ
LZCY-25.4x25.4-25	ZnSe	10600 / 9400	25.4 x 25.4	25.4	5.0	平凸
LZCY-25.4x25.4-38	ZnSe	10600 / 9400	25.4 x 25.4	38.1	5.0	平凸
LZCY-25.4x25.4-50	ZnSe	10600 / 9400	25.4 x 25.4	50.8	5.0	平凸
LZCY-25.4x25.4-63	ZnSe	10600 / 9400	25.4 x 25.4	63.5	5.0	平凸
LZCY-25.4x25.4-76	ZnSe	10600 / 9400	25.4 x 25.4	76.2	3.8	平凸
LZCY-25.4x25.4-101	ZnSe	10600 / 9400	25.4 x 25.4	101.6	5.0	平凸
LZCY-25.4x25.4-127	ZnSe	10600 / 9400	25.4 x 25.4	127.0	5.0	平凸
LZCY-25.4x25.4-190	ZnSe	10600 / 9400	25.4 x 25.4	190.5	5.0	平凸
LZCY-25.4x25.4-254	ZnSe	10600 / 9400	25.4 x 25.4	254.0	5.0	平凸
LZCY-25.4x25.4-381	ZnSe	10600 / 9400	25.4 x 25.4	381.0	5.0	平凸

表 5: ZnSe シリンドリカル レンズ

2.2.3 ZnSe アキシコン レンズ

ZnSe アキシコン レンズ

ZnSe アキシコン フォーカス レンズには 1 つの円錐面があり、リング フォーカス ビームを生成するために使用されます。通常、アキシコン フォーカス レンズには 2 つ目の平面があり、球面レンズと組み合わせて使用されます。アキシコン アングルと必要な精度に適した製造プロセスで製造されます。小角度の高精度レンズの場合、製造プロセスにはダイヤモンド加工が含まれます。

図 7: ZnSe アキシコン レンズの図

標準アキシコン レンズ ? アキシコン コーン角度は 180°-2α に等しい

• (+/-0.01 度): α (°)
• コーン角度 140°: 20°
• コーン角度 160°: 10°
• コーン角度 165°: 7.5°
• コーン角度 170°: 5°
• コーン角度 175°: 2.5°
• コーン角度 179.5°: 0.25°= 15′

タイプ	型名	波長 (nm)	コーン角 (度）	直径 (mm)	材料	ET (mm)	アセンブリ
アキシコンレンズ	LZAX-1-ET3-140DEG	10600	140	25.4	ZnSe	3	単レンズ
アキシコンレンズ	LZAX-1-ET3-160DEG	10600	160	25.4	ZnSe	3	単レンズ
アキシコンレンズ	LZAX-1-ET3-170DEG	10600	170	25.4	ZnSe	3	単レンズ
アキシコンレンズ	LZAX-1-ET3-175DEG	10600	175	25.4	ZnSe	3	単レンズ
アキシコンレンズ	LZAX-1-ET3-178DEG	10600	178	25.4	ZnSe	3	単レンズ
アキシコンレンズ	LZAX-1-ET3-179.5DEG	10600	179.5	25.4	ZnSe	3	単レンズ

表 6: ZnSe アキシコン レンズ

2.2.4 医療用レーザ レンズ

CO2、Q スイッチ ND:YAG、ER:YAG、Ruby、Alex レーザ システムなど、さまざまな医療用レーザ システムに使用される CO2 レーザ レンズの別の範囲もあります。これらの光学系は、Continuum-Biomedical、ESC、Sharplan、Candela、Coherent などのほとんどのよく知られている医療システムの代替品として使用されています。

図 8: 医療用レーザ レンズの図

• 直径公差: +0/-0.13mm
• 厚さ公差: ±0.25mm
• 焦点距離公差: ±2%
• エッジ厚さ公差 (ETV): ＜=3 アーク分
• 有効開口: ＞90%
• 表面平坦度: λ/4 / 1″ 直径 @632.8nm
• 表面品質: 40-20 S-DAR
• コーティング: 表面あたり R＜0.2%

タイプ	型名	波長 (nm)	EFL (mm)	直径 (mm)	ET (mm)	材料	用途
医用レーザレンズ	LZ-5.5-9.8-ET1.72E	2940	9.8	5.5	1.7	ZnSe	Er:YAGレーザ
医用レーザレンズ	LZ-7.7-32-ET1.8E	2940	32	7.7	1.8	ZnSe	Er:YAGレーザ
医用レーザレンズ	LZ-0.5-1.5-ET2E	2940	38.1	12.7	2	ZnSe	Er:YAGレーザ
医用レーザレンズ	LZ-15-36.5-ET2E	2940	36.5	15	2	ZnSe	Er:YAGレーザ
医用レーザレンズ	LZ-20-47-ET2E	2940	47	20	2	ZnSe	Er:YAGレーザ
医用レーザレンズ	LZ-20-72-ET3E	2940	72	20	3	ZnSe	Er:YAGレーザ
医用レーザレンズ	LFS-0.75-400-ET2.5E	2940/633	400	19.1	2.5	ZnSe	Er:YAGレーザ
医用レーザレンズ	LFS-0.75-600-ET2.5E	2940/633	600	19.1	2.5	ZnSe	Er:YAGレーザ

表 7: Er:YAG 用ZnSe 医療用レーザ レンズ

2.3 CO₂ レーザ ウィンドウ

CO₂ レーザ ウィンドウは通常、優れた光学特性を持つ材料で作られた平らな透明プレートで、レーザ システムと外部環境の間の保護バリアとして機能します。歪み、散乱、吸収を最小限に抑えて光を透過するように設計されています。CO₂ レーザ ウィンドウは通常、ZnSe や Ge など、CO₂ レーザ波長での吸収が低い材料で作られています。

図 9: ZnSe レーザ ウィンドウの図

• 寸法公差: +0/-0.13mm
• 厚さ公差: ±0.25mm
• 平行度: ?3 アーク分
• 有効開口: ＞90%
• 表面平坦度: λ/4 / 1″ 直径 @632.8nm
• 表面品質: 60-40 S-DAR
• コーティング: R＜0.2% / 表面 @10.6μm
• 入射角: ブリュースター角 @ 10.6μm

ZnSe レーザ ウィンドウは、高出力 CO2 レーザ システムでよく使用されます。コーティングありまたはコーティングなしの形式で提供され、さまざまな形状とサイズがあります。Ge レーザ ウィンドウは、光を通過させながら、さまざまな物理的環境を隔離します。

型名	波長(nm)	材料	直径(mm)	厚み(mm)	用途
WZ-0.5-2	10600 / 9400	ZnSe	12.7	2	保護ウィンドウ
WZ-18-2	10600 / 9400	ZnSe	18.0	2	保護ウィンドウ
WZ-0.75-3	10600 / 9400	ZnSe	19.1	3	保護ウィンドウ
WZ-1-3	10600 / 9400	ZnSe	25.4	3	保護ウィンドウ
WZ-1.1-3	10600 / 9400	ZnSe	27.9	3	保護ウィンドウ
WZ-1.5-3	10600 / 9400	ZnSe	38.1	3	保護ウィンドウ
WZ-50-3	10600 / 9400	ZnSe	50.0	3	保護ウィンドウ
WZ-2-5	10600 / 9400	ZnSe	50.8	5	保護ウィンドウ
WZ-55-3	10600 / 9400	ZnSe	55.0	3	保護ウィンドウ
WZ-60-3	10600 / 9400	ZnSe	60.0	3	保護ウィンドウ

表 8: ZnSe レーザ ウィンドウ

2.3.1 ZnSe 薄膜偏光子

薄膜偏光子は、レーザ ビームを S 偏光と P 偏光の 2 つの部分に分割するために使用されます。また、S 偏光と P 偏光の 2 つのビームを結合するためにも使用できます。薄膜偏光子は、入射ビームに対してブリュースター角に向けられたコーティングされたプレートで構成されています。薄膜コーティングにより、ビームの S 偏光成分の反射率を高め、P 偏光成分の透過率を高く維持できます。

図 10: ZnSe 薄膜偏光子の図

• 材質: ZnSe
• 表面平坦度: λ/4/1″Dia@632.8nm
• 表面品質: 40-20 S-D
• コーティング: Tp =97%+/-0.5%@10.6um | Rs =97%+/-0.5%@10.6μm
• 入射角: 67.3? (ブリュースター角@10.6μm)

タイプ	型名	波長 (nm)	寸法 (mm x mm)	材料	厚み (mm)	入射角 (度)
薄膜偏光子	TFP-Z-19x38x3M	10600 / 9400	19 x 38	ZnSe	3.0	ブリュウスタ
薄膜偏光子	TFP-Z-25x64x3M	10600 / 9400	25 x 64	ZnSe	3.0	ブリュウスタ

表 9: ZnSe 薄膜偏光子

2.4 　CO₂ ダイクロイックミラー

CO₂ ダイクロイックミラーは、通常ビームコンバイナーとビームスプリッターで構成され、コーティング層の特性に基づいて特定の波長範囲の光を選択的に透過し、別の波長を反射する ZnSe フィルターです。

2.4.1 ZnSe ビームコンバイナ

ZnSe ビームコンバイナー

• 直径公差: +0/-0.13mm
• 厚さ: ±0.25mm
• 表面平坦度: 1 インチ直径あたり λ/4@632.8nm
• 表面品質: 40-20 S-D
• AOI: 45°

ZnSe ビーム コンバイナは 2 つ以上のビームを 1 つに結合し、CO2 レーザ システムの調整に使用されます。通常、長波長ビームを透過し、短波長ビームを反射しますが、リバース ビーム コンバイナは短波長ビームを透過し、長波長ビームを反射します。CO₂ ビーム コンバイナは 45° の入射角で設計されており、レーザ ビームを透過し、90° 反射された可視調整ビームと結合します。

型名	波長(nm)	材料	寸法(mm)	厚み(mm)
BCZ-0.5-3	10600T / 650R	ZnSe	12.7	3
BCZ-0.75-3	10600T / 650R	ZnSe	19.1	3
BCZ-20-2	10600T / 650R	ZnSe	20	2
BCZ-1.5-3	10600T / 650R	ZnSe	38.1	3
BCZ-2-5	10600T / 650R	ZnSe	50.8	5

表 10: ZnSe ビームコンバイナー

2.4.2 ZnSe ビームスプリッター

　　　　　　ZnSe ビームスプリッター

• 直径公差: +0/-0.13mm
• 厚さ: ±0.25mm
• 表面平坦度: 直径 1 インチあたり λ/4@632.8nm
• 表面品質: 60-40 S-D

ビームコンバイナーとは異なり、ZnSe ビームスプリッターはレーザビームを複数のパスに分割するために使用され、同時処理または監視を可能にします。また、ビームの一部を方向転換して、位置合わせや較正を行うこともできます。ZnSe ビームスプリッターは、CO2 レーザ波長で特定の反射率または透過率を達成するためにコーティングされることがよくあります。
光の透過率と反射率は、入射角、偏光状態、入力ビームの波長など、さまざまなパラメータに依存します。45° の入射角では、s 偏光と p 偏光の透過率と反射率の値に大きな違いがあるため、ZnSe ビームスプリッターはこの角度用に設計されています。

タイプ	型名	波長 (nm)	寸法 (mm x mm)	材料	厚み (mm)	入射角 (度)
薄膜偏光子	TFP-Z-19x38x3M	10600 / 9400	19 x 38	ZnSe	3.0	ブリュウスタ
薄膜偏光子	TFP-Z-25x64x3M	10600 / 9400	25 x 64	ZnSe	3.0	ブリュウスタ

表 9: ZnSe 薄膜偏光子

2.4 　CO₂ ダイクロイックミラー

CO₂ ダイクロイックミラーは、通常ビームコンバイナーとビームスプリッターで構成され、コーティング層の特性に基づいて特定の波長範囲の光を選択的に透過し、別の波長を反射する ZnSe フィルターです。

2.4.1 ZnSe ビームコンバイナ

ZnSe ビームコンバイナー

• 直径公差: +0/-0.13mm
• 厚さ: ±0.25mm
• 表面平坦度: 1 インチ直径あたり λ/4@632.8nm
• 表面品質: 40-20 S-D
• AOI: 45°

ZnSe ビーム コンバイナは 2 つ以上のビームを 1 つに結合し、CO2 レーザ システムの調整に使用されます。通常、長波長ビームを透過し、短波長ビームを反射しますが、リバース ビーム コンバイナは短波長ビームを透過し、長波長ビームを反射します。CO₂ ビーム コンバイナは 45° の入射角で設計されており、レーザ ビームを透過し、90° 反射された可視調整ビームと結合します。

型名	波長(nm)	材料	寸法(mm)	厚み(mm)	入射角(度)	反射率(%)
BSZ-0.5-3-10%R-PIS	10600 / 9400	ZnSe	12.7	3	45	10
BSZ-1-3-27%R-PIS	10600 / 9400	ZnSe	25.4	3	45	27
BSZ-1-3-50%R-PIS	10600 / 9400	ZnSe	25.4	3	45	50
BSZ-1.5-3-50%R-PIS	10600 / 9400	ZnSe	38.1	3	45	50
BSZ-2-5-50%R-PIS	10600 / 9400	ZnSe	50.8	5	45	50

表 11: ZnSe ビームスプリッター

2.5 レーザ減衰器

レーザ減衰器

レーザ減衰器は、レーザの強度を低下させて出力を制御するために使用されます。特に、過剰な出力が望ましくない影響を引き起こす可能性があるアプリケーションでは、ワークピースに供給されるエネルギーを微調整するときに役立ちます。レーザ減衰器は、フィルターまたは可変メカニズムを使用して、必要な出力調整を実現します。

図 11: 偏光レーザ減衰器の図

• 波長: 355/532/1064nm
• タイプ: 透過モード
• 開口: 14mm
• ビームシフト: 0.5mm
• 消光比: ＞200:1
• 減衰範囲: 0.5%-95%
• 損傷しきい値: >5J/cm2@1064nm、20ns、20Hz
• 重量: ＜300g

図 12: 偏光非依存型レーザ減衰器の図

• 品番: ATTN-10600-WC-V1
• 波長: 10.6μm
• 有効口径: 最大 19mm (カスタマイズ可能)
• 透過範囲: 10 ? 90%
• 損傷閾値: 1MW/cm²
• 解像度: 5%

型名	波長(nm)	開口径(mm)	減衰範囲	最適化	寸法（mm）
ATTN-355	355	2.0-10.0	5% - 95%	透過	88 x 93.5 x 79
ATTN-532	532	2.0-10.0	5% - 95%	透過	88 x 93.5 x 79
ATTN-1064	1064	2.0-10.0	5% - 95%	透過	88 x 93.5 x 79
ATTN-9400	9400	2.0-10.0	5% - 95%	透過	80x 84 x 95
ATTN-10600	10600	2.0-10.0	5% - 95%	透過	80x 84 x 95
ATTP-355	355	14.0	0.5% - 95%	透過	78 x 87 x 75
ATTP-532	532	14.0	0.5% - 95%	透過	78 x 87 x 75
ATTP-1064	1064	14.0	0.5% - 95%	透過	78 x 87 x 75

表 12:レーザ減衰器

3. CO₂ レーザ光学アプリケーション

CO₂ レーザ光学部品の用途

CO₂ レーザ光学部品の重要性は、ビーム品質を最適化し、ビーム パラメータを制御し、システム全体のパフォーマンスを向上させる能力にあります。高品質の光学部品は、損失を最小限に抑え、ビームの発散を減らし、フォーカス性を向上させ、最終的にはプロセス効率の向上、ダウンタイムの短縮、および高品質の出力を実現します。CO₂ レーザ光学部品は、優れた精度で高出力のレーザ ビームを供給できるため、幅広い用途で広く使用されています。注目すべき用途には次のものがあります。

3.1 材料加工

CO₂ レーザは、金属、プラスチック、木材、セラミックなど、さまざまな材料の切断、彫刻、マーキング、溶接に広く使用されています。高品質の光学系により、正確な焦点合わせ、ビーム形状の制御およびプロセス効率の向上が保証されます。

3.2 医療

CO₂ レーザは、組織を精密に切除できるため、外科手術、皮膚科、眼科で使用されています。光学系により、外科医は皮膚の再生、腫瘍の除去、眼科手術などの処置に高度に制御されたレーザエネルギーを提供できます。

3.3 科学研究

CO₂ レーザは、特に分光法、大気モニタリング、粒子加速などの分野で、科学研究に欠かせないツールです。
光学系により、正確なビーム制御、位置合わせ、操作が可能になり、正確なデータの取得と分析が容易になります。

4. 結論

CO₂ レーザ光学系は、さまざまな業界で CO₂ レーザ システムの潜在能力を最大限に引き出すために不可欠なコンポーネントです。ミラー、レンズ、ウィンドウ、ビーム スプリッター、減衰器を慎重に選択して実装することで、これらの光学系は高出力レーザ ビームの正確な制御、操作、および配信を可能にします。技術が進歩するにつれて、CO₂ レーザ光学系のさらなる進歩が期待され、さまざまなアプリケーションで精度、効率、革新性を向上させる新しい可能性が開かれます。 全体として、CO₂ レーザ光学系は CO₂ レーザの重要なコンポーネントです。これらはレーザ ビームの伝送と集束に重要な役割を果たし、最終的にレーザのパフォーマンスを決定します。適切な手入れとメンテナンスを行うことで、CO₂ レーザ光学系は長年にわたって信頼性の高いサービスを提供できます。Wavelength Opto-Electronic は、CO₂ レーザ システム用の CO₂ レーザ レンズや CO₂ レーザ ミラーなど、さまざまな CO₂ レーザ光学系を設計および製造しています。