光学透镜加工由于精度高,加工对象特殊,所以必须在专门的光学车间内进行。因此,除了遵守一般的机械加工规则外,还必须遵守光学加工所特有的安全操作要求。 光学透镜车间的特点在光学零件加工过程中,大多数工序对温度、湿度、尘埃、振动、光照等环境因素是敏感的,特别是高精度零件和特殊零件的加工尤其如此。 因此,光学车间都是封闭形的,并要求恒温、恒湿、限制空气流动、人工采光,防尘。 01 温度对光学工艺的影响。恒温是光学车间一个明显特点之一。这里包括恒温温度及波动范围两个问题。光学车间各工作场所由于要求不同,对恒温温度及其波动范围的要求是各不相同的。 (1)温度对抛光效率与质量的影响由于抛光过程中存在的化学作用随温度升高而加剧,因而升温会提高抛光效率。但由于古典工艺中采用的抛光模制模用胶、粘结胶等主要由松香和沥青按一定配比制成,一定的配比只在一定的温度下使用。而且它们对温度的变化较为敏感,温度过低,抛光模具与零件吻合性不好;温度过高,抛光模具抛光工作面变形。这两者将使加工零件的精度难以保证,具体表现在光圈难以控制和修改。实践得出:抛光间的温度一般应控制在22℃±2℃为宜。 (2)检验对室温的要求温度的波动直接影响检验精度。一方面因为精密光学仪器对温度的波动很敏感;另一方面被检零件不恒温时,检具和零件间有温差会直接影响读数精度。所以,检验室必须恒温,并且也应控制在22℃±2℃范围内。 02 湿度对光学工艺的影响。在光学零件加工过程中,凡要求恒温或空调的地方,均因控制湿度所需。因为,水份蒸发速度直接影响湿度恒定状态。湿度过低,易起灰尘,零件表面清擦时也易产生静电而吸附灰尘,影响其光洁度。特殊零件如晶体零件的加工以及光胶工艺等,对湿度的要求尤为严格。光学加工过程中室内温度一般应控制在60%左右。 03 防尘。由于光学零件对表面质量即表面光洁度和表面疵病有极高的要求,所以光学车间的防尘问题也特别突出。灰尘在抛光时会使零件表面产生道子、划痕、亮丝;在镀膜时,会使膜层出现针孔、斑点、灰雾;在刻划时会引起刻线位置误差、断线等。灰尘来源主要有:外间空气带入;由工作人员衣物上落下(粒径一般在l一5μm左右,直径小于1μm的灰尘,往往不能依靠自重降落,而长时间悬浮于空气中,影响产品质量);不洁净的材料、辅料、工夹具等带入;生产过程中产生的灰尘(光学车间的净化条件,若按室内含尘的重量浓度要求,应控制在毫克/米3的数量级。胶合室的要求更严,一般以颗粒浓度作为要求,达到粒数/升的数量级)。
激光反射镜的选型和常规指标介绍
激光反射镜的简介
 
高能激光技术经历了60年的飞速发展,激光系统中的反射镜也承受着越来越高的功率密度,传统的反射镜基片材料、表面镀膜层和表面质量标准等已不能完全适应高能激光系统的需要。激光辐射对反射镜(及其他光学元件)的损伤主要有三种形式:一是因光吸收导致的热效应;二是短脉冲激光辐射造成的介质击穿;三是超短脉冲材料激光下,因极高的峰值功率而直接导致物质化学键破坏。因此,反射镜在传输高能激光束时,由于激光辐射作用及反射镜材料的热膨胀、局部热应力以及反射镜固定时的机械应力等原因,会使反射镜面发生形变,影响光束的传输质量。
激光反射镜是激光系统中的主要光学元件,包含单点波长激光反射镜、宽带激光反射镜,在激光光学系统中起到反射光线、折转光路等作用。广泛的应用在激光打标、激光焊接、激光微加工、非线性光学和各种以激光为光源的教育科研相关领域等。激光反射镜的好坏直接影响着激光系统的性能。
 
激光反射镜技术指标
 
在高能激光系统中,制约着反射镜性能的因素已不单单是反射率,还包括了激光损伤阈值、表面质量等。选择激光反射镜时,最重要也是最难选择的是激光损伤阈值。
 
激光损伤阈值
激光损伤阈值是衡量一个光学元件承受光辐射能力的参数,表示可以承受的最大光功率密度(连续光源)或最大能量密度(脉冲光源),单位分别是W/cm2J/cm2。如下图,是联合光科的Zerodur激光线介质反射镜系列产品的激光损伤阈值及其他部分参数。
 
图2 Zerodur激光线介质反射镜参数
 
连续激光对光学元件的损伤,主要是由光吸收形成的热效应造成的,损伤阈值由最高可承受的激光功率密度表示。
,单位是W/cm2,如,一个功率为100W的连续激光,光斑直径为5mm,则 
这样求得的是整个光斑上功率密度的平均值。
脉冲激光对元件的损伤阈值,通常由最大可承受的脉冲能量密度来表示,
,单位是J/cm2,如,一个单位脉冲能量为0.5J的脉冲激光,脉宽为20ns,光斑直径为5mm,则
,同样这也是一个平均值。
 
对于脉冲宽度为皮秒(ps)和飞秒(fs)的超快激光,由于在激光脉冲内有极高的峰值功率和电场强度,其损伤阈值通常无法从纳秒脉冲的损伤阈值中计算得到,且损伤机制和脉冲宽度有很大关系,不易表征。
 
判断激光反射镜的激光损伤阈值是否满足要求时,有几点需要注意:1. 对于连续激光,对于连续激光,为了保险起见,通常在计算得到的激光功率密度上乘2,来表示高斯光束中心区域的功率密度。2. 对于连续激光,光学元件的激光损伤阈值随波长成比例关系,例如,在532nm处的损伤阈值大约是1064nm处阈值的一半。3. 对于脉冲激光光束,常有一些较高功率的热点,为了保证反射镜不被损坏,建议在计算得到的能量或功率密度乘上2或3倍的安全系数。4. 对于脉冲宽度在微秒(μs)和纳秒(ns)之间的脉冲激光,损伤阈值和脉冲的时域宽度的平方根成比例关系。例如,一个光学元件在1μs脉冲下的损伤阈值,是其在10ns脉冲下损伤阈值的10倍。5. 若激光脉冲宽度在毫秒(ms)和连续激光之间,则要同时满足激光反射镜的连续和脉冲激光损伤阈值。 
表面面型
表面面型偏差指的是光学元件表面与理想标准面的偏差量,由光圈或表面平整度来表示。联合光科提供的激光反射镜标准品有两种面型精度,分别是λ/4@632.8nmλ/10@632.8nm,对于平面反射镜来说,数值越小表示表面越平整。
 
表面光洁度
表面光洁度,表示光学表面的划痕和麻点,越小的值表示划痕和麻点的尺寸越小。对于激光系统,光学元件的高表面光洁度尤为重要,可以有效降低光的散射。联合光科提供的激光反射镜具有高表面光洁度,一般优于20-10,甚至在10-5范围内。
 
激光反射镜应用和选型
 
激光反射镜被应用于非常广泛的领域,包括:激光器、激光设备、医疗仪器、光通讯等。联合光科可提供多种应用于不同工作场景的激光反射镜,包括:工作波长:355nm532nm1064nm266-20000nm入射角:45°0-15°0-45°表面面型:λ/4@632.8nmλ/10@632.8nm反射率:具有多种不同高反射率大小的激光反射镜,通常反射率>99%;损伤阈值:不同激光类型有多种不同高损伤阈值的产品,如,500W/cm2for CW laser5J/cm2for 10nsec pulses等;反射镜基底材料:根据应用的波长不同、功率不同、环境不同等因素,可以选择不同的反射镜基底,包括,熔融石英、紫外级熔融石英(UV Fused Silica)、微晶玻璃(Zerodur)、硼硅玻璃(Borofloat® 33)等;尺寸大小:直径为12.7mm25.4mm50.8mm12.5mm25mm50mm等各种尺寸反射镜; 选择激光反射镜时,以上基底材料、反射率、面型、损伤阈值、相应工作环境等都是需要考虑的因素。 联合光科可以提供激光反射镜标准品如下:详细请点击链接——激光反射镜