专为紫外超短脉冲激光器设计的高性能消色差扫描透镜

在紫外超短脉冲激光加工、精密微纳制造、科研实验等领域，激光束的聚焦质量与光斑形态对加工精度和实验结果具有决定性影响。尤其是飞秒（fs）级超短脉冲激光，由于其极短的脉冲宽度和宽光谱特性，传统透镜难以避免色散与像差问题，导致光斑畸变、能量分散，严重影响加工效果。Sil Optics公司推出的S4LFT4015-075-FS扫描透镜，是一款专为紫外波段超短脉冲激光器设计的色彩校正扫描透镜，其在345.2nm至346.8nm范围内实现了优异的色差校正能力，适用于脉冲宽度低至190fs的激光系统。

超短脉冲激光的色差挑战

根据量子力学中的海森堡不确定性原理，极短脉冲激光在时域上的压缩必然导致频域上的展宽，因此飞秒激光器输出的并非单一波长，而是具有一定带宽的光谱，通常可达数纳米。这种宽光谱特性在通过普通光学元件时，会因材料色散和波长依赖的折射率变化，引起不同波长成分的聚焦位置差异，最终在扫描场边缘形成椭圆形或不规则光斑，而非理想的圆形光斑。

尤其在紫外波段，常用的光学材料如熔融石英的色散特性更为显著，若不进行专门的颜色校正，将严重制约激光加工的质量与一致性。此外，高功率紫外激光对透镜材料的损伤阈值和热稳定性也提出了更高要求，使得可用于超短脉冲激光的光学元件极为有限。

S4LFT4015-075-FS的技术特点与消色差设计

S4LFT4015-075-FS扫描透镜采用先进的光学设计与纯熔融石英材质，实现了在346nm中心波长附近的高效色彩校正。其核心优势在于：

1. 纯熔融石英结构

该透镜仅使用熔融石英一种材料，通过复杂曲面设计与多层膜系配合，在不引入其他色散材料的前提下完成色差校正。这种设计不仅降低了系统的体积和重量，还提升了透镜的激光损伤阈值和透射率。

2. 紧凑结构与长工作距离

相较于传统需组合多种玻璃材料的消色差透镜，S4LFT4015-075-FS在保持100mm有效焦距的同时，实现了137.7mm的工作距离，扫描范围为35mm×35mm。其总长度显著缩短，结构更为紧凑，便于集成于现有激光扫描系统中。

3. 高透射率与抗损伤性能

透镜在346nm处的总透射率超过91%，涂层损伤阈值为1.0 J/cm²（1ns脉冲，50Hz），确保了其在高峰值功率紫外激光环境下的稳定运行。

4. 优异的光斑圆度保持能力

在300fs脉冲条件下，扫描场内光斑圆度误差e（长短轴比a/b）可控制在1.05以内，即使在190fs至2000fs的宽脉冲范围内，仍能保持良好的光斑形态，显著优于未校正或部分校正的透镜系统。

性能参数与系统兼容性

S4LFT4015-075-FS适用于双振镜扫描系统，其最大入射光束直径为10mm，孔径光阑为20.9mm，最大远心误差为1.4°。透镜支持SP（短脉冲）与USP（超短脉冲）应用，可与标准盖玻片S4LPG5100-075配合使用，适用于高精度激光直写、薄膜加工、光子晶体制备等场景。

此外，透镜在设计中充分考虑了背反射控制，所有关键界面的反射均被抑制在毫米级范围内，有效减少了鬼影和杂散光对系统的影响。

应用前景

随着紫外超短脉冲激光技术在半导体检测、生物医学成像、航空航天微加工等领域的广泛应用，对高性能色彩校正光学元件的需求日益增长。S4LFT4015-075-FS凭借其卓越的消色差性能、紧凑结构与高可靠性，为高精度紫外激光加工系统提供了理想的光学解决方案。

该透镜不仅适用于346nm附近的固定波长，也可在345.2nm–346.8nm范围内保持稳定性能，为激光源波长漂移或调谐提供了一定的容差能力。其技术参数明确、性能可重复，符合工业与科研领域对光学元件的高标准要求。

结语

S4LFT4015-075-FS色彩校正扫描透镜代表了紫外超短脉冲激光光学设计的重要进展。其基于纯熔融石英的消色差技术，有效解决了飞秒激光在扫描场边缘的光斑畸变问题，提升了激光加工的一致性与精度。在追求更高加工分辨率与更短脉冲宽度的趋势下，此类高性能透镜将成为紫外激光系统中不可或缺的核心组件。