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当高功率蓝光照射时，即使少 表1：用于蓝光二极管激光器的FAC材料的性能比较
量的吸收也会在透镜内部产生大量的 S-TIH53 FISBA“蓝” 熔融石英
热。热膨胀会使FAC产生外形的改变。 透射率@450nm 差 好 优秀
另外，材料的折射率同样随着温度变 热膨胀系数 大 中等 低
化。这两种机制就是所谓的“热聚焦”， 折射率 高 高 低
大块材料的不同位置的折射率会不一
样。热聚焦效应会使背焦距面错位， 红外相机记录下了温度随着照射激光 对于更高功率的蓝光激光二极
导致剩余发散角增大。这会严重影响 功率的关系。测试结果和用有限元分 管，比如正在开发中的多发射点阵列，
聚焦光束下游的应用，导致系统性能 析（FEA）的结果进行了对比。 熔融石英 FAC 代表了一种可能的方
的恶化。 毋庸置疑，这三种 FAC 材料 案。然而，大多数用传统方法生产的
由激光能量引起的 FAC 变热， 在与透射率相关的热效应方面，展 透镜制造商不能轻松生产这些器件，
同样会产生第二个问题，即透镜的变 现出了数量级的差别，结果跟 FEA 至少达不到工业客户需要的批量价格
热同时升高了用于粘合 FAC 和基板 的模拟完美匹配。具体来说，当 要求。
胶水的温度。胶合处的热量能产生额 S-TIH53 FAC 曝光于几瓦的蓝光 FAC 是典型的需要至少一个面
外的机械位移，造成了对准的偏差。 下时，FAC 的光学性能下降很快 ； 是非球面柱状表面的微透镜。两种最
虽然强劲的机械设计可以弥补这一问 FISBA“蓝”FAC 展现出了中等性能， 流行的商用化生产这些微透镜的方法
题，但是会为成本和体积会带来负面 能处理 50W 激光而光学特性没有发 是 ：精密模压和其他基于晶圆的处理
影响。 生太大变化 ；熔融石英 FAC 曝光于 方法。但是，低折射率的熔融石英为
200W 的测试光源下，无热聚焦效应， 了实现大 NA 需要双凸设计，不幸的
蓝光FAC材料测试 或者焦距没有任何改变。 是，基于晶圆的生产工艺，非常难保
为了提供能成功匹配蓝光激光 证前端的柱状轴和后表面的高度精密
二极管的光和热性能的下一代 FAC， 蓝光FAC方案 对准。而且，目前还没有合适的模
FSIBA 开始了一个测试项目，来探索 本研究表明，对准直最大 50W（远 具材料能承受熔融石英模压需要的高
三种最有希望的透镜材料。表 1 中列 远大于目前市场上的单管功率），用 温，因为只有这样的高温才可以达到
出了这些材料的关键性能。 FISBA“蓝”生产的 FAC 是一种最 必要的精度。
S-TIH53 是 OHARA 集团生产 佳选择。除了展示出很好的热效应之 FSIBA 正在开发另一种专利技
的一种高折射率玻璃，因其高折射 外，该材料还有足够高的折射率来应 术，以实现能够克服上述缺点的生产
率（可以用通用的生产方法制造高 用平凸设计。与凸面面对二极管透镜 方法。这种方法可以保证制造出高精
NA 的透镜）广泛用在用于红外高功 相比，这种形状对快轴方向调节精度 度、双凸、非圆形的柱状熔融石英或
率激光二极管中。FISBA“蓝”是经 不敏感。因此容易集成进系统，随着 其他材料的 FAC 微透镜。并且，这
过精挑细选的玻璃，是一种在蓝光 时间的推移也不容易发生移位。此外， 种方法可以在大批量生产的同时，保
波段由各种材料做成 FAC 后优缺点 FISBA“蓝”还具有成本优势。 证透镜之间的一致性。更为重要的是，
的一种权衡。熔融石英是一种特别 FISBA 已经积累了足够的知识和过程
在蓝光和紫外波段广泛应用的材料， 控制技术，以生产出能在成本方面满
而且也是一种反射镜基板材料（因 足蓝光激光器需要的 FAC。
为其热膨胀系数低）。
用于这项研究的试验样品中，不 总结
同材料做成 FAC，将一个 200W 蓝光 激光二极管一定需要 FAC。对
二极管模块聚焦成 200μm 直径大小 于近红外激光二极管，这些透镜由高
的光斑。 每种 FAC 的焦距为 600μm。 图2：用FISBA“蓝”做成的两种FAC样品。 折射率材料做成，用来减少尺寸、复
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