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Laserstrahl-Kollimation

The beam of a laser source can be characterized by the divergence θ × θII measured perpendicular and parallel to the active surface area at the 1/e²-level ( = 13.5%).

Beam charcteristics can also be described at the 50% intensity level and are then defined by the divergence θ⊥ FWHM × θII FWHM (FWHM: full width at half maximum).

For laser diodes, the parameters θ⊥ FWHM × θII FWHM are usually specified, and for a collimated beam, a description at the 1/e²- level is more suitable.

Kollimations-Optik

Kollimations-Optik

Die Kollimationsoptik transformiert den divergenten Strahl einer Laserdiode mit der Divergenz θ × θII in einen kollimierten Strahl, unter Beibehaltung sowohl der Gaußschen Intensitätsverteilung sowie des elliptischen Strahlprofils mit den Durchmessern Ø × ØII. Der Strahldurchmesser Ø⊥ II des kollimierten Strahls wird angegeben auf dem 1/e²-Niveau und hängt ab von der Brennweite f der Kollimations-Optik und der Divergenz θ⊥ II FWHM der Laserdiode.

Die unterschiedlichen Definitionen werden in der Berechnungsformel unten durch den Umrechnungsfaktor 1,7 berücksichtigt.

Auch ein kollimierter Strahl hat prinzipiell eine von Null verschiedene Divergenz, d.h. der Strahldurchmesser ändert sich (für große Abstände) mit dem Abstand A vom Laserdioden-Kollimator. Die resultierende Strahldivergenz des kollimierten Strahls θ und θII ist abhängig vom Strahldurchmesser am Kollimator Ø bzw. ØII und der Wellenlänge λ der Strahlung. Für einen idealen Gauß-Strahl (M² = 1) gilt:

Kollimations-Objektive

Die Kollimationsobjektive von Schäfter+Kirchhoff sind aus hochwertigen optischen Gläsern gefertigt. Die Strahlkollimierung und Strahlform ist bis zu 30 mal stabiler als bei Kunststofflinsen, die temperaturbedingte Brechzahl- und Formänderungen aufweisen.

Kollimationsobjektive mit bi-asphärischer Linse haben für monochromatische Laserstrahlung die Korrektur und Abbildungsgüte von Mikroskopobjektiven mit drei oder vier Linsen. Fertigungsbedingte Feinstrukturen in der Linsenoberfläche können bei diesen Objektiven im kollimierten Strahl Ringstrukturen hervorrufen, nicht jedoch im Fokus.

Triplet-Objektive sind Drei-Linsen-Systeme mit sphärischen Elementen und hoher Oberflächen Qualität. Die Linsen werden durch eine sehr gute sphärische Korrektur und eine hohe numerischen Apertur charakterisiert.

Für Wellenlängen im Bereich von 370–2300 nm verfügen die Linsen über eine Antireflexbeschichtung von ggf. einigen hundert nm Bandbreite.

Schäfter + Kirchhoff GmbH - die Hamburger Spezialisten für Optosensorik und Messtechnik
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