柱面透镜

单轴光学透镜

 

精控光学和几何公差

 

可用矩形和圆形

 

3个可用性能等级:照明、成像、光束成形

 

针对定制需求的内部设计和镀膜能力

 

现货供应可供立即交付

 

可用N-BK7、UV 熔融石英以及 N-SF5 基板

柱面透镜对于多种激光应用非常重要,包括使激光二极管的椭圆光束转成圆形光束,将发散光束聚焦到线性检测器阵列,为测量系统创建光片,或者将激光线投影到平面上。柱面透镜类似于球面透镜,因为它们均使用曲面来聚焦或发散光线,但柱面透镜仅在一个方向上具有光强度,并且不会影响垂直方向上的光线。爱特蒙特光学是柱面透镜的大型供应商,可提供消色差透镜、圆柱透镜、平凸透镜和平凹透镜等。

常见应用

柱面透镜的三种最常见的应用包括激光线成形、激光片成形、以及使椭圆形激光束成圆形。

Collimated light and a PCX cylinder lens
x =  (
d
EFL
) L

工作距离: EFL + L

Collimated light and a PCV cylinder lens
x =  (
d
EFL
) (L + EFL)

工作距离: L

激光线

激光器和单柱面透镜可用来制造激光线,且以给定的扇形角θ在一个单轴上发散。

Laser Line

形成激光线时最重要的参数是线x的长度和工作距离,或从透镜到线的距离。将形成激光线的公式取决于所使用的柱面透镜是平凸还是平凹。

图1(左上): 准直光源和PCX柱面透镜
图2(左下): 准直光源和PCV柱面透镜
Two PCX cylinder lenses used to form a light sheet

光片

使用准直光源和具有不同焦距的两个柱面透镜形成的光片可以在两条轴上具有不同发散角。焦距比例应当近似于所需光片的高度和宽度或X和Y轴发散角的比例。激光线也使用相同的方程,但X和Y轴将分别遵循各自的方程。镜片必须定向,使每个镜片的曲面面向光源,且曲度平面相隔90度。

图3: 使用两个PCX柱面透镜形成光片
Two PCX cylinder lenses forming a light sheet

使椭圆光束变圆形光束

如果没有准直光学元件,激光二极管会以不对称的形式发散。球面光学元件不能产生圆形准直光束,因为透镜同时作用于两个轴上,将保持原始光束的不对称性。一对垂直的柱面透镜则可以分别处理每条轴。

如果要产生对称的输出光束,两个柱面透镜的焦距比例应与X和Y光束发散度比例一致。将二极管放在两个透镜焦点处;因此透镜之间的距离等于它们焦距差。每个透镜的最大光束宽度可用以下公式计算:

d =  2f(tan(
θ
2
))

根据透镜的焦距(f)和轴的校准发散角(θ)可以计算最大光束宽度 (d)。每个透镜的光圈必须大于相应的最大光束宽度。

图4: 两个 PCX 柱面透镜将椭圆光束环形化

选择指南

爱特蒙特光学可提供圆形、矩形或椭圆形的柱面透镜。可提供从紫外线到红外线的多种防反射镀膜,包括UV-AR、UV-VIS、MgF2、VIS-NIR、VIS 0°、NIR I或NIR II。消色差柱面透镜可减少色差,从而对颜色进行校正。还可以下载2D或3D模型,以及完整详细的数据。

产品系列波前误差表面质量楔形容差产品宽度色差校正价格
照明柱面透镜 未定义
良好
未定义
最优
 
成像柱面透镜
较好
良好
较好
较好
  
光束成形柱面透镜
上佳
上佳
上佳
上佳
   
柱面透镜
较好
良好
良好
良好
     
消色差柱面透镜
良好
较好
较好
良好
    
照明柱面透镜
Illumination Cylinder Lenses

照明柱面透镜是爱特蒙特光学提供的最经济产品,可选择各种尺寸和焦距;性能容差相对较差。照明柱面透镜是成本导向的理想照明工具。 查看产品

优点:

  • 可选择各种尺寸和焦距
  • 成本低效益高

缺点:

  • 未定义波前规范
  • 几何公差有限
成像柱面透镜
Imaging Cylinder Lenses

成像柱面透镜与照明柱面透镜相比,波前误差更小,楔形公差更优,表面质量相同,而尺寸和焦距选择较少。成像柱面透镜适用于生成激光线和激光片。 查看产品

优点:

  • 性价比高

缺点:

  • 尺寸仅限10 x 20毫米及以下
光束成形柱面透镜
Beam Shaping Cylinder Lenses

光束成形柱面透镜是精确控制公差的最佳选择,也拥有批量集成的最优价格。光束成形柱面透镜适用于光束成形,如使激光二极管的椭圆光束变为圆形光束,为测量系统创建光片,或将激光线投影到平面。 查看产品

优点:

  • 精确控制光学公差,包括波前误差、表面质量以及楔形
  • 精确控制平面轴楔、光学轴楔和轴向倾斜度的几何公差
  • 物优价宜

缺点:

  • 价格比照明柱面透镜更高
柱面透镜
Acylinder Lenses

柱面透镜拥有非球面表面,可大大降低球面像差。具有衍射极限性能,适用于创建单色光源的细线轮廓。 查看产品

优点:

  • 衍射极限设计,可创建超细超薄的激光线

缺点:

  • 最昂贵的柱面透镜
  • 严重色球差
消色差柱面透镜
Achromatic Cylinder Lenses

消色差柱面透镜由正低折射率(冕牌)元件和负高折射率(火石)元件胶合而成,可最大限度地减少色差和球差。其色差校正性能适用于宽带光源。 查看产品

优点:

  • 色差校正可与宽带光源一起使用
  • 球面像差校正可创建细激光线

缺点:

  • 成本较高的柱面透镜
  • 尺寸和规格选择较少

常见问题

FAQ  爱特蒙特光学的柱面透镜波长范围是多少?
可选择从紫外线到红外线的多种防反射镀膜,尺寸范围从250nm到1550nm,包括UV-AR、UV-VIS、MgF2、VIS-NIR、VIS 0°、NIR I或NIR II。不镀膜透镜也可用于200nm-2500nm的波长。
FAQ  可用哪些透镜基板材料?

爱特蒙特光学可提供由光学玻璃制成的柱面透镜,包括N-BK7、紫外熔融石英、N-SF5和N-SF11等。

FAQ  消色差柱面透镜和标准平凸(PCX)柱面透镜有什么区别?

PCX柱面透镜仅使用一种基底材料,而消色差柱面透镜使用多种基底来校正球差和色差。消色差柱面透镜高度适用于追求细线条轮廓的单向放大。-与传统柱面透镜相比,消色差柱面透镜有多种性能优势,包括在图像平面减少球面像差和色差。使用LED光源时,消色差柱面透镜可有效生成线条。典型应用包括LED光源的线条生成和基于LED的扫描设备的高度聚焦。以下插图表现了消色差柱面透镜和标准平凸(PCX)柱面透镜的聚焦线的比较。

FAQ  柱面透镜或变形棱镜对使椭圆光束转为圆形光束的效果有区别吗?
变形棱镜对和柱面透镜都可用于调制单轴光束。但实际上这两者之间存在一些区别:
  • 变形棱镜对占用空间较小
  • 由于存在像差,柱面透镜可能会影响光束的辐射分布
  • 柱面透镜不会移动光束

资源

应用案例

技术信息和应用范例,内容包括理论说明、方程式、图片说明等。

柱面透镜使用注意事项
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柱面透镜是什么?
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为什么要选择消色差柱面透镜?
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视频

含有丰富信息的企业视频或教学视频,涵盖从简单小贴士到以基于应用的方式来示范产品优点等的内容。

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