Vollquarz F-Theta Objektive im geistfreien Design

18. April 2018

Prinzipiell werden beim Objektivdesign optische Gläser und Quarzglas unterschieden. Es gibt zwei Möglichkeiten, Quarzglas herzustellen. Um natürliches Quarzglas zu erhalten, werden Mineralien, die Siliziumoxid enthalten, geschmolzen (fused quartz).

 Synthetisches Quarzglas wird durch die Oxidation von Chemikalien, die gasförmiges Silizium enthalten (Siliziumtetrachlorid), gewonnen. Dieser Typ Quarzglas wird auch als „fused silica“ bezeichnet und wird zumeist für optische Anwendungen genutzt. Quarzglas ist insbesondere für Laseranwendungen geeignet, während sich optische Gläser für Anwendungen in der Bildverarbeitung qualifizieren. Vor allem wegen ihrer gleichmäßigen Transmission im sichtbaren Bereich und einer möglichen Farbkorrektur werden optische Gläser häufig bei Objektiven, die für Licht im breitbandigen Bereich von 400 nm bis 700 nm spezifiziert sind, eingesetzt.

Bei Laseranwendungen hingegen kommt es vor allem auf Transmissions- und Absorptionsgrad für spezifische Laserwellenlängen an. Die sehr geringe Absorption von Quarzglas insbesondere im UV‑Bereich zeichnet den Kristall aus. Gerade bei dem Gebrauch von UV-Lasern ist Quarzglas fast alternativlos. Doch auch für Laser im IR-Bereich wird das Material häufig verwendet. Gerade für Laser mit einer sehr kurzen Pulsdauer und somit einer extrem hohen Pulsspitzenenergie sind Objektive aus Quarzglas unumgänglich. Optisches Glas würde sich bei derartigen Anwendungen zu stark erhitzen, was neben einem enormen thermischen Fokus Shift auch zur Zerstörung der Antireflexvergütung oder des Linsenmaterials führen würde.

Auf Grund der weit besseren Temperaturfestigkeit von Quarzglas ist die thermische Ausdehnung selbst bei großer Hitze vergleichsweise gering. Die Folge ist ein temperaturkonstanter Arbeitsabstand, welcher für F‑Theta Objektive besonders wichtig ist. Gerade bei ultrakurz gepulsten Lasern ist neben dem Material auch ein geistfreies Design von hoher Priorität, da intern fokussierte Rückreflexe zu einer Multiphotonenabsortion und dadurch zu dielektrischen Durchschlägen führen können. Weitere Informationen zu Rückreflexen finden Sie auf auf unserer Hompage im Technikon.

Sill Optics hat insbesondere für Anwender von UKP-Lasern eine neue Serie mit F-Theta Objektiven ins Leben gerufen. Die drei verschiedenen Typen sind für Wellenlängen von 355 nm, 532 nm und 1064 nm ausgelegt. Selbstverständlich verfügen die Objektive über ein geistfreies Design und eine Vollquarzoptik. Die Brennweite liegt bei 125 mm und ist damit relativ kurz – ein Qualitätsmerkmal für die Lasermaterialbearbeitung, weil dadurch die Spotgröße auf der Arbeitsebene auf ein Minimum gebracht wird. Das Produktportfolio von Sill Optics bietet neben der neuen Serie eine Vielfalt an weiteren Vollquarzobjektiven, die für UKP‑Laser geeignet sind. Neben einer großen Auswahl an Katalogartikeln sind auch Sonderentwicklungen möglich. Dabei wird ein Objektiv speziell nach den Bedürfnissen des Kunden gefertigt.