F-Theta Objektive Scan lenses

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1 F-Theta Objektive Scan lenses Objektive, die in Kombination mit XY-Galvanometerscannern oder Polygonscannern verwendet werden, sind als ƒ-theta Objektive, Flachfeldobjektive oder auch Scanobjektive bekannt. Unsere ƒ-theta Objektive finden ihre Anwendung in unterschiedlichen Einsatzgebieten, wie der industriellen Materialbearbeitung (z.b. Strukturieren, Bohren, Schweißen, Schneiden etc.), in der Medizintechnik und Biotechnik (konfokale Mikroskopie, Ophthalmologie) und in Wissenschaft und Forschung. Das Design und die Qualität der optischen Komponenten spielen dabei eine entscheidende Rolle. Standardlinsen würden in Kombination mit einem Scan-System den Laserstrahl auf eine Kugelschale abbilden, jedoch nicht auf ein ebenes Feld. Mit ƒ-theta Objektiven wird der Laserfokus auf einem ebenen Bildfeld positioniert, wobei die Fokusgröße nahezu konstant bleibt. Die Lage des Fokuspunktes (Bildhöhe) ist proportional zum Scanwinkel. Den Berechnungen der Scanlänge und des Scanbereichs unserer ƒ-theta Objektive, liegt das geometrische Design typischer Scan-Systeme mit gegebenen Spiegelabständen zugrunde. Werden die Optiken in Ablenksystemen eingesetzt, die hiervon abweichen bzw. wird ein anderer Strahldurchmesser verwendet, können sich Scan-Längen und Scan-Bereiche verändern. Bei diesen Systemen sollte der Aperturabstand in der geometrischen Mitte der beiden Spiegelabstände zur Fassungskante des Objektivs stehen. Die Werte berücksichtigen eine Vignettierung von max. %. Kurzpulslaser (KP Laser) und Ultrakurzpulslaser (UKP Laser) stellen für Optiken besondere Herausforderungen dar: KP Laser im Pikosekundenbereich emittieren relativ schmalbandig. Die Bandbreite liegt gewöhnlich im Bereich von nm. Die Pulsspitzenleistungen können allerdings so hoch werden, dass nichtlineare Effekte (Farbzentren, Selbstfokussierung, Multiphotonenabsorption) in bestimmten Gläsern auftreten können. Lenses used in combination with XY galvanometer scanners or polygon scanners are so-called ƒ-theta lenses, plane field objectives or scan lenses. Our ƒ-theta lenses are used in various applications from industrial material processing (e.g. drilling, welding of synthetic materials or cutting) in addition to medical and biotechnological applications (confocal microscopy, ophthalmology) and science and research. The design and the quality of the optical components play a key role in the lens performance. Standard lenses focus the laser beam on a spherical surface in contrast to an ideal flat or plane field. The use of ƒ-theta lenses provides a plane focusing surface and almost constant spot size over the entire XY image plane or scan field. The position of the spot on the image plane is directly proportional to the scan angle. The scan length or scan area specifications in this catalog are based on mirror spacing of typical scan heads. For other scan systems the parameter aperture stop defines the distance of the geometrical center between the mirrors to the mechanical edge of the lens housing. Short pulse laser (SP laser) and ultrashort pulse laser (USP laser) have special demands on optical elements: SP lasers in picosecond range emit narrowband light with a bandwidth of approx. nm. As peak power can be very high, non-linear effects (color centers, self-focusing, multi-photon absorption) can occur in certain glass materials. In USP (ultra-short pulse) lasers in the femtosecond regime non-linear effects are even more of an issue. Additionally these lasers emit with a certain spectral bandwidth depending on the pulse length. That leads to color aberration because parts of waveband will be shifted both in and transvers to the direction of propagation. The result is a larger spot decreasing the energy density and limiting the advantages of ultrashort pulses.

2 Bei UKP Lasern im Femtosekundenbereich sind nichtlineare Effekte aufgrund der höheren Pulsspitzenleistungen deutlich wahrscheinlicher. Zudem emittieren die Laser spektral breiter. Dies führt zu sogenannten Farbfehlern, da Wellenlängenanteile quer und entlang zur Ausbreitungsrichtung versetzt fokussiert werden. Eine Verbreiterung des Fokus hat eine Reduzierung der Energiedichte zur Folge, womit der Vorteil der ultrakurzen Pulse zunichte gemacht wird. Hierzu bietet Sill eine spezielle Reihe farbkorrigierter Objektive an. Eine generelle Aussage über die Verwendbarkeit bestimmter Objektive, ist aufgrund der deutlich unterschiedlichen verfügbaren Laser und Anwendungen im KP- und UKP-Bereich nicht möglich. Einige der Objektive sind mit einem gekennzeichnet und sind damit frei von internen Geistern. Geister sind unvermeidbare, fokussierte Rückreflexe, die auch innerhalb des Objektivs liegen und zu Beschädigungen führen können. Für Laser mit hoher mittlerer Leistung oder sehr kurzen Pulsen, ist eine Verwendung eines solchen Objektivs empfohlen. Im Speziellen empfehlen wir dazu auch Vollquarzobjektive mit absorptionsarmer Vergütung, um thermische Shifts, die auch schon bei Lasern mit mittleren Leistungen auftreten können, zu vermeiden. A general statement about usability of a certain lens is not possible because of difference between available SP- and USP-laser sources and applications. Please contact us to discuss your requirements. Several lenses are marked by in the catalog, if they have no internal ghosts. Ghosts are unavoidable surface back reflection spots, which can cause serious damage to lens elements. For lasers with high power or short pulses, such lenses are strongly recommended. In particular Sill offers fused silica lenses with low-absorption coatings to avoid thermal focus shifts, which may occur even with lasers of average power. Lenses made of optical glass are also indicated by only if they don t include cemented lens elements besides being ghost free. Some lenses include glass types with low dispersion to keep spectral width of pulses small and to minimize probability of nonlinear effects. But these lenses are not especially color corrected. Objektive mit Glaslinsen sind außerdem nur mit gekennzeichnet, wenn neben der Vakanz interner Geister auch keine gekitteten Linsenelemente vorhanden sind. Teilweise werden auch hier Gläser mit niedriger Dispersion verwendet, um die spektrale Bandbreite des Pulses nicht zu vergrößern und die Wahrscheinlichkeit nichtlinearer Effekte zu minimieren. Diese Optiken sind allerdings nicht speziell farbkorrigiert.

3 F-Theta Objektive Scan lenses Objektivtyp Auswahlrichtlinie Wie vorherige Erklärungen aufzeigen ist die richtige Auswahl eines Objektivs passend zum Laser und den Anforderungen eines Prozesses nicht einfach und eine allgemeingültige Aussage nicht möglich. Im Folgenden werden einige Eigenschaften von Sill Objektiven näher erläutert, um die Auswahl etwas zu vereinfachen. Frei von Geistern Geister (oder Rück-) Reflexionen entstehen durch die Reflexion von Licht an Linsenoberflächen, welche in einem anderen Objektivelement fokussiert werden. Glasoberflächen reflektieren typischerweise etwa 4% des gesamten auf die Fläche einfallenden Lichtes. Linsen für Laseranwendungen werden daher oft mit einer Antireflexbeschichtung versehen, welche den Übergang des Lichts vom optisch dünnen Medium Luft in das optisch dichtere Medium des Glases überführen. Das reduziert die Reflexionen häufig unter 0,2%. Obwohl 0,2% wenig erscheinen, können bei einem gepulsten Laser die Spitzenleistungen im Geist Fokus Punkt die Zerstörschwelle der Beschichtung oder des Glases überschreiten. Die meisten Objektive sind aus 2-6 Linsen aufgebaut. Die Lösung besteht darin, das Objektiv schon vom Design so auszulegen, dass keine Geister in oder nahe von Objektivelementen oder Scanner-Spiegeln entstehen. Für Laser mit hoher mittlerer Leistung (Kilowatt Bereich) und Kurzpulslaser werden solche Geist freie Objektive sehr empfohlen. Lens type recommendation As previous explanations about LIDT demonstrated, the correct selection of a lens to the laser used and process requirements can be difficult and a general statement about usability is not possible. Therefore some basic lens properties are explained here, which are typically needed for specific laser types and give a rough guideline for any selection process. Ghost free Ghost (or back) reflections occur as a portion of the laser light is reflected back from a lens surface to a previous lens element. Lens surfaces will typically reflect back about 4% of the light energy on each surface. Laser lenses are therefore coated with an anti-reflective coating which transitions the light from the index of refraction of the air to the refractive index of the bulk material of the lens. This reduces the back reflection from each surface to about 0.2%. Although 0.2% seems like a small amount, in a pulsed laser the peak power of the ghost spot can exceed the damage threshold of the coating or the bulk material. Most scan lens have anywhere from 2-6 lens elements. The solution is to design the lens so no back reflections occur on or in any of the lens elements or on scan mirrors. Normally this is not a problem if the mirrors are placed as per the recommended design. This is accomplished by using an appropriate adapter ring. We strongly recommend the use of such ghost free lenses with high power laser (up in the kilowatt-range) and as well as for short-pulse lasers. Lens Systems Aspheres F-Theta Lenses Beam Expanders Accessories Quarzglas mit absorptionsarmer Beschichtung Quarzglas ist ein sehr widerstandsfähiges Material und weist außerdem einen geringen Temperaturausdehnungskoeffizienten im Vergleich zu anderen optischen Gläsern auf. Daher ist es eine beliebte Wahl für die Minimierung thermischer Fokusverschiebungseffekte. Sill verwendet zusätzlich besonders absorptionsarme Beschichtungen auf Quarz um thermische Einflüsse weiter zu verringern und die Zerstörschwelle zu erhöhen. Daher empfehlen wir diese Kombination sehr für eine Anwendung mit leistungsstarken oder kurz gepulsten Lasern. Fused silica glass with low-absorption coating Fused silica is a very resistive glass type which has also a very low thermal expansion coefficient compared to other optical glasses. Therefore it is commonly used to minimize thermal effects. Sill also uses a special low-absorption coatings with all fused silica objectives to minimize thermal effects further and increase typical damage thresholds. Fused silica combined with low-absorption coatings are recommended for the use with all high-power or short-pulse lasers. 22 Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected]

4 Farbkorrektur Farbkorrektur kann in zwei Arten verstanden werden: Sill bietet zum einen Objektive für die Verwendung mit mehreren Wellenlängen (z.b. 064nm und 532nm) oder einem breitem Wellenlängenbereich (z.b. 405nm 650nm) an. Die zweite Art der Farbkorrektur betrifft Ultrakurzpulslaser. Durch die sehr kurzen Pulse, ergibt sich auf Grund der Heisenbergschen Unschärferelation ein breiterer Wellenlängenbereich, bei dem Farbfehler normaler Objektive nicht mehr vernachlässigt werden können. Dies hat durchaus großen Einfluss auf die Qualität eines Prozesses. Dafür hat Sill eine neue Auswahl an extra farbkorrigierten Objektiven entworfen, die zusätzlich für eine Nutzung mit Ultrakurzpulslasern ausgelegt sind. scan field Optischer und mechanischer Scanwinkel Der optische Scanwinkel beschreibt den maximalen Winkel, den der Laserstrahl bei Eintritt in die Optik haben darf um Vignettierung zu vermeiden. Verwechslungsgefahr besteht dabei mit dem mechanischen Scanwinkel, der die Verkippung der Galvo-Spiegel eines Scansystems beschreibt. Eine mechanische Verkippung um einen bestimmten Winkel führt zu einem doppelt so großen Winkel bezogen auf den optischen Strahlengang. Scanlänge Die Scanlänge ist die Diagonale des maximalen Bearbeitungsfeldes. Sie hängt vom Scanwinkel und dem Arbeitsabstand des Objektivs ab. Wichtig für die Auswahl eines telezentrischen Objektivs ist, dass die maximale freie Ausgangsapertur bzw. die Öffnung mindestens so groß sein muss, wie die gewünschte Scanlänge. Color correction Color correction can be understood in two ways: First, some lenses are color corrected to be used with two wavelengths (e. g. 064nm and 532nm) or a broad wavelength range (e.g. 405nm 650nm). The second type of color correction relates to ultra-short pulse lasers. Their pulse width is so short, that due to the uncertainty principle, the wavelength range of the pulses is broad, that color errors play a significant role and can defocus the laser spot. Sill has developed and offers a new selection of special lenses to counteract those effects via color correction. These lens are specifically designed to be used with ultra-short pulse lasers. 400 fs F-Theta Objektive Scan lenses Optical and mechanical scan angle The optical scan angle describes the maximum angle of the beam into the entrance aperture of the scan lens to avoid vignetting. Be aware that the max. mechanical scan angle, which describes the angle of the scan mirrors, is half the value of the optical scan angle. mechanical angle standard no error no error 8 µm error < µm error 60 µm error µm error resulting optical angle spot shape color corrected Scan length The scan length is the diagonal of the maximum scan field. It is depends on the scan angle and working distance of the lens. Note that for a telecentric f-theta, the max. output aperture has to be equal or larger than the required scan length (diagonal of the scan field). This provides a rough guideline for lens selection. F-Theta Lenses Beam Expanders Aspheres Lens Systems Accessories Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected] 23

5 F-Theta Lenses Beam Expanders F-Theta Objektive Scan lenses Apertur-Blende und Spiegel Positionen F-Theta Objektive sind dazu ausgelegt, für verschiedenste Anwendungen einen Laserstrahl auf ein ebenes Bildfeld zu fokussieren. Sie werden sehr häufig mit einem Scansystem aus zwei Galvanometer-Spiegeln verwendet. Dabei deckt ein Spiegel eine Richtung und der zweite Spiegel die dazu senkrechte Richtung ab. Außerdem wird für Simulationsmethoden die Apertur-Blende genau mittig zwischen beide Spiegel gesetzt und ist heute eher noch als historisches Artefakt zu verstehen. An dieser Position befindet sich in der realen Anwendung keine Blende durch mechanische Begrenzungen oder Ähnlichem. Folgende Zeichnung illustriert eine schematische Aufreihung der Elemente entlang der optischen Achse. distance between mirrors (6mm) aperture stop distance to mirror (38mm) distance to mirror 2 (22mm) max. optical scan angle (4.4 ) Aperture stop and scan-mirror distances F-theta lenses are designed to focus a laser beam onto a planar image plane. They are often used in a scanning system with two galvanometer mirrors. One mirror is responsible for beam deflection in one direction and the second one for the perpendicular direction. For simulation purposes an aperture stop is placed exactly in the middle between both mirrors. In real applications, there is no mechanical border to create any kind of aperture stop there. The following sketch shows an illustration of the optical elements involved on the optical axis. aperture stop diameter (0mm) Aspheres scan mirror scan mirror 2 aperture stop distance (30mm) rear edge of lens housing Lens Systems Accessories Spot-Radius-Diagramm Das Spot-Radius-Diagramm zeigt den Laserstrahlradius auf der Bearbeitungsfläche in Abhängigkeit der Position in X- und Y-Richtung anhand eines Farbverlaufs. Diese Skala reicht vom kleinsten Wert in Blau (alle Angaben sind in Mikrometer [μm]), bis hin zum größten Wert in Rot. Die Achsen decken dabei den gesamten maximalen Scanbereich ab. Dieser ist für das S4LFT400/292 zum Beispiel 35x35mm. Die Achsenskala (PRAM) sind dabei die mechanischen (nicht die optischen!) Winkel der beiden Scanner-Spiegel. Die Radiuswerte sind von der Strahlqualität des Lasers (Beugungsmaßzahl) und dem Eingangsstrahldurchmesser abhängig. Sill nimmt M² = für die Simulationen an, sodass bei abweichenden Werten für die Beugungsmaßzahl, die Spotgrößen im Diagramm einfach mit dieser multipliziert werden können. Der Strahldurchmesser ist aber nicht immer bezogen auf den maximalen Eintrittsstrahldurchmesser des Objektivs. In manchen Anwendungen sind die nötigen Intensitäten so hoch, dass eine Vignettierung ab /e² inakzeptabel wäre. Details zum genutzten Eintrittsstrahl bei der Berechnung stehen daher immer unterhalb des Diagramms. Wie im Beispielbild zu sehen ist, verändert sich der Spotradius je nach Position. Der Grund hierfür liegt darin, dass keine Optik komplett frei von Abbildungsfehlern sein kann. Die meisten sind darauf ausgelegt, Abbildungsfehler so zu minimieren, dass sie unterhalb der Beugungsgrenze liegen und damit nicht bemerkbar sind. Jedoch zeigen auch beugungs-begrenzte Objektive einen veränderlichen Spotradius, da die Beugungsbedingungen für jede einzelne Position auf der Bearbeitungsfläche schwanken. Spot-radius-diagram The spot radius diagram indicates the spot radius variation depending on its position in the X-Y-scan field. The spot size is marked by the color gradient, ranging from the smallest value in blue (unit is always in microns [μm]) to the largest value in red. Both axis cover the max. scan field length and width, which is 35 x 35mm for the S4LFT400/292. Note, that the PRAM parameters are the mechanical (not optical) scan angles in degrees of the two mirrors. The radius values are dependent on the diffraction value and the entrance beam size. Sill assumes M² to be equal to one, thus a rough estimation is done by multiplication of the actual M² of the laser. The beam diameters are not always referred to the maximum clear aperture. In some applications beam intensities are so high, that vignetting at the /e² value would be unacceptable. Details about the laser parameters used in simulation are given in the text below the diagram. As shown in the illustration below, the spot size changes depending on its position on the scan field. The reason is, that no lens can be designed to perfectly eliminate every aberration. Most designs compensate so all aberrations to lie below the diffraction limit, so they can be neglected. But even diffraction limited lenses show a varying spot size, because the diffraction conditions differ for every scan field position. 24 Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected]

6 Beispiel: Spot-Radius-Diagramm des F-Thetas S4LFT400/292 PRAM x/4 = mechanical angle of second mirror 35 mm Max. telezentrischer Fehler Der maximale telezentrische Fehler gibt den maximalen Winkel an, den der Laserstrahl zur Senkrechten der Bearbeitungsfläche einnimmt. Während der Einfallswinkel auf der optischen Achse des Systems, also auch dem Mittelpunkt der Bearbeitungsfläche, Null ist, ist der maximale Telezentriefehler immer in den Ecken des Scanfeldes zu erwarten. Der Wert ist ein Qualitätsmerkmal für telezentrische Objektive oder die Angabe des maximalen Einfallswinkels für entozentrische optische Systeme. Perfekte Telezentrie ist nur mit einer perfekten Punktquelle möglich. Da aber in der typischen Anwendung zwei Spiegel vor dem Objektiv zum Auslenken genutzt werden, ist dies nicht gegeben. Allgemein gilt daher: je kleiner die Brennweite, je größer der Eingangsstrahldurchmesser und je größer die Spiegel, desto größer wird der Telezentriefehler. Variable Y : 3: PRAM 9/4 5,5-5,5 max. Scanfield -5,06 Variable X : 4: PRAM 4/3 5,06 PRAM x/3 = mechanical angle of first mirror max. telecentricity error 35 mm Example: Spot plot of S4LFT400/292 F theta lens 4,9374 4,9250 4,925 4,900 4,8876 4,8752 4,8627 4,8502 4,8378 4,8253 4,829 color scale = beam spot radius in μm F-Theta Objektive Scan lenses Maximum telecentricity error The maximum. telecentricity error is a specification of telecentric lenses which indicates the deviation of the laser beam from perpendicular in the corner of the XY scan field or the specification of the incident angle for entocentric ones. Note, that the telecentricity error is always zero on the optical axis and in which is the center of the scan field. scan field (diagonal) F-Theta Lenses Beam Expanders Aspheres Lens Systems Accessories Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected] 25

7 F-Theta Lenses Telezentrische f-theta Objektive - Quarz Telecentric f-theta lenses - fused silica Bei telezentrischen ƒ-theta Objektiven trifft der abgelenkte Strahl immer nahezu senkrecht auf die zu bearbeitende Oberfläche. Dies ermöglicht beispielsweise das Bohren von Löchern bzw. eine gewisse Tiefenstrukturierung. Für den Einsatz von Lasern mit hoher mittlerer Leistung (im kw Bereich) empfehlen wir die hier aufgeführten ƒ-theta Vollquarzobjektive. Diese minimieren die Bildung einer thermischen Linse und verhindern somit die daraus resultierende Verschiebung der Fokuslage. Telecentric ƒ-theta lenses provide a beam with perpendicular incidence onto the image surface. This is necessary for drilling holes and structuring surfaces in the third dimension (depth). Especially for high power laser sources, we offer ƒ-theta lenses made of fused silica. Thermal lensing, leading to a focal shift, is also minimized. Beam Expanders Aspheres 850 nm nm S4LFT956/ x M85x --- S4LFT957/ x M85x S4LPG302/59 S4LFT900/ x M85x --- S4LFT90/ x M85x S4LPG2250/59 S4LFT362/59, x M85x S4LPG460/59 für Wellenlänge nm; bei Verwendung der Sonderoptiken zum Schweißen von Kunststoffen, kann das Patent EP B der Firma Lisa Laser products OHG Fuhrberg & Teichmann, Kaltenberg-Lindau, verletzt werden / for wavelength nm; when using special optics for welding of plastics, the patent EP B owned by Lisa laser products OHG Fuhrberg & Teichmann, Kaltenburg-Lindau, may be fringed 2 maximaler Telezentriefehler 5,9, für Wellenlänge 940 nm designed / maximum telecentricity error 5.9, designed for wavelength 940 nm 550 nm S4LFT956/ x M85x --- S4LFT957/ x M85x S4LPG302/008 S4LFT900/ x M85x --- S4LFT90/ x M85x S4LPG2250/008 S4LFT362/ x M85x S4LPG460/008 maximaler Telezentriefehler 5,8 / maximum telecentricity error 5.8 Lens Systems NEW 030 nm nm S4LFT403/ x M85x --- S4LFT3046/ x M85x S4LPG302/328 S4LFT3050/ x M85x S4LPG4056/328 S4LFT4065/ x M85x S4LPG0394/328 S4LFT0082/ x M85x S4LPG0082/328 S4LFT400/ x M85x S4LPG2250/328 S4LFT275/ x M85x S4LPG275/328 S4LFT362/ x M85x S4LPG460/328 maximaler Telezentriefehler 5, / maximum telecentricity error 5. 2 maximaler Telezentriefehler 5,6 / maximum telecentricity error nm nm S4LFT330/ x M85x S4LPG200/328 Accessories 26 Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected]

8 NEW NEW NEW NEW 900 nm nm Telezentrische f-theta Objektive - Quarz Telecentric f-theta lenses - fused silica S4LFT0082/ x M85x S4LPG0082/449 S4LFT400/ x M85x S4LPG2250/449 S4LFT275/ x M85x S4LPG275/449 S4LFT362/ x M85x S4LPG460/449 maximaler Telezentriefehler 5, / maximum telecentricity error 5. 2 maximaler Telezentriefehler 5,6 / maximum telecentricity error nm nm S4LFT4065/ x M85x S4LPG0394/094 S4LFT400/ x M85x S4LPG2250/094 S4LFT362/ x M85x S4LPG460/094 maximaler Telezentriefehler 5,6 / maximum telecentricity error nm nm S4LFT403/ x M85x --- S4LFT3046/ x M85x S4LPG302/292 S4LFT3050/ x M85x S4LPG4056/292 S4LFT4066/ x M85x S4LPG0394/292 S4LFT400/ x M85x S4LPG2250/292 S4LFT4262/ x M85x S4LPG460/292 S4LFT36/ x M85x S4LPG460/292 S4LFT330/ x M85x S4LPG200/292 maximaler Telezentriefehler 4,9 / maximum telecentricity error nm S4LFT40/ x M85x S4LPG460/ nm S4LFT403/ x M85x --- S4LFT3046/ x M85x S4LPG302/075 S4LFT3050/ x M85x S4LPG4056/075 S4LFT4067/ x M85x S4LPG0394/075 S4LFT400/ x M85x S4LPG2250/075 S4LFT40/ x M85x S4LPG460/075 S4LFT4262/ x M85x S4LPG460/075 S4LFT370/ x M85x S4LPG460/075 S4LFT5256/ x M85x --- S4LFT3300/ x M85x --- S4LFT330/ x M85x S4LPG200/075 maximaler Telezentriefehler 4,3 / maximum telecentricity error 4.3 F-Theta Lenses Beam Expanders Aspheres Lens Systems Accessories Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected] 27

9 F-Theta Lenses Telezentrische f-theta Objektive - Quarz Telecentric f-theta lenses - fused silica 266 nm S4LFT3050/ x M85x --- S4LFT405/ x M85x S4LPG460/99 S4LFT463/ x M85x S4LPG460/99 Accessories Lens Systems Aspheres Beam Expanders 28 Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected]

10 Standard Vollquarz ƒ-theta Objektive sind für alle Hochleistungslaseranwendungen wie beispielsweise Schweißen, Reinigen und Strukturieren geeignet. Diese minimieren die Bildung einer thermischen Linse und verhindern somit die daraus resultierende Verschiebung der Fokuslage. Standard fused silica ƒ-theta lenses are suitable for all high-power-laser applications like welding, cleaning and structuring. Thermal lensing, which occurs at high power laser applications and leads to a focal shift, is also minimized. 850 nm nm F-Theta Objektive - Quarz F-theta lenses - fused silica S4LFT0260/ x M85x S4LPG275/59 S4LFT330/ x M85x S4LPG275/59 für Wellenlänge nm; bei Verwendung der Sonderoptiken zum Schweißen von Kunststoffen, kann das Patent EP B der Firma Lisa Laser products OHG Fuhrberg & Teichmann, Kaltenberg-Lindau, verletzt werden / for wavelength nm; when using special optics for welding of plastics, the patent EP B owned by Lisa laser products OHG Fuhrberg & Teichmann, Kaltenburg-Lindau, may be fringed 550 nm S4LFT300/ x M85x S4LPG300/008 S4LFT0260/ x M85x S4LPG275/008 S4LFT2250/ x M85x S4LPG2250/008 S4LFT330/ x M85x S4LPG275/ nm nm S4LFT3260/ x M85x S4LPG2250/328 S4LFT330/ x M85x S4LPG275/328 S4LFT420/ x M85x S4LPG460/328 S4LFT500/ x M85x S4LPG275/328 S4LFT2500/ x M20x S4LPG8/328 S4LFT0580/ x M85x S4LPG300/328 S4LFT0800/ x M85x S4LPG0800/328 für Designwellenlänge 070 nm / for design wavelength 070 nm 900 nm nm S4LFT3260/ x M85x S4LPG2250/449 S4LFT330/ x M85x S4LPG275/449 S4LFT0435/ x M85x S4LPG2250/449 S4LFT420/ x M85x S4LPG460/449 S4LFT500/ x M85x S4LPG275/ nm nm [mm] [mm] S4LFT0260/ x M85x S4LPG275/094 S4LFT330/ x M85x S4LPG275/094 S4LFT0435/ x M85x S4LPG2250/094 S4LFT0655/ x M85x S4LPG0440/094 F-Theta Lenses Beam Expanders Aspheres Lens Systems Accessories Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected] 29

11 F-Theta Lenses F-Theta Objektive - Quarz F-theta lenses - fused silica 55 nm nm S4LFT300/ x M85x S4LPG300/292 S4LFT3260/ x M85x S4LPG2250/292 S4LFT330/ x M85x S4LPG460/292 S4LFT0580/ x M85x S4LPG300/292 Beam Expanders Aspheres 405 nm S4LFT360/ x M85x S4LPG300/73 S4LFT3260/ x M85x S4LPG2250/73 S4LFT0580/ x M85x S4LPG300/ nm S4LFT300/ x M85x S4LPG300/075 S4LFT360/ x M85x S4LPG300/075 S4LFT3260/ x M85x S4LPG2250/075 S4LFT330/ x M85x S4LPG460/075 S4LFT0580/ x M85x S4LPG300/075 S4LFT085/ x M85x S4LPG085/075 S4LFT0920/ x M85x nm S4LFT300/ x M85x S4LPG300/99 S4LFT360/ x M85x S4LPG300/99 S4LFT0256/ x M85x --- Accessories Lens Systems 30 Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected]

12 Bei telezentrischen ƒ-theta Objektiven entspricht der Aperturabstand der vorderen Schnittweite. Ein Laserstrahl, der von diesem Punkt aus abgelenkt wird, trifft immer senkrecht auf die Bildebene auf. Die Längenangaben in diesem Katalog sind auf Strahlablenk-Systeme mit einem bestimmten Spiegelabstand bezogen. Der Aperturabstand sollte in jedem System der geometrischen Mitte der beiden Spiegelabstände zur Fassungskante des Objektivs entsprechen. In telecentric ƒ-theta lenses, the aperture stop location is the front focal point. Deflected from this position, a laser beam is always perpendicular onto the image field. The scan length specification in this catalog is based on often used scan systems with a certain mirror distance. For other scan systems the parameter aperture stop defines the distance of the geometrical center between the mirrors to the mechanical edge of the lens housing. 064 nm Telezentrische f-theta Objektive - optisches Glas Telecentric f-theta lenses - optical glass S4LFT0058/ x M85x S4LPG000/26 S4LFT0055/ x M85x --- S4LFT0080/ x M85x S4LPG080/26 S4LFT625/ x M85x S4LPG600/26 S4LFT500/ x M85x S4LPG0300/26 S4LFT5365/ x M85x S4LPG275/26 S4LFT565/ x M85x S4LPG0300/26 S4LFT04/ x M85x S4LPG0090/26 S4LFT0220/ x TK S4LFT022/ x TK S4LPG0220/ nm nm [mm] [mm] S4LFT0053/ x M85x S4LPG0057/094 S4LFT0075/ x M85x --- S4LFT0080/ x M85x S4LPG080/094 S4LFT0089/ x M85x --- S4LFT500/ x M85x S4LPG0300/094 S4LFT565/ x M85x S4LPG0300/ nm S4LFT0058/ x M85x S4LPG000/2 S4LFT0055/ x M85x --- S4LFT0080/ x M85x S4LPG08/2 S4LFT094/ x S4LPG0005/2 S4LFT095/ x M55x / M85x S4LPG0005/2 S4LFT500/ x M85x S4LPG0300/2 S4LFT565/ x M85x S4LPG0300/2 S4LFT04/ x M85x S4LPG0090/2 S4LFT0200/ x TK S4LFT0220/ x TK S4LFT022/ x TK S4LPG0220/2 405 nm S4LFT8050/ x M85x --- F-Theta Lenses Beam Expanders Aspheres Lens Systems Accessories Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected] 3

13 F-Theta Lenses F-Theta Objektive - optisches Glas F-theta lenses - optical glass Unsere ƒ-theta Objektive wurden für Galvanometer Scan-Systeme, also Strahlablenksysteme, die einen bestimmten Spiegelabstand haben, optimiert. Der Aperturabstand sollte in jedem System der geometrischen Mitte der beiden Spiegelabstände zur Fassungskante des Objektivs entsprechen. Our ƒ-theta lenses have been optimized for galvanometer scan systems, i.e. beam deflection systems where the scan mirrors have a certain separation from each other. The aperture stop given in the data list specifies the position where the scan mirrors should be placed symmetrically around in order to reach best performance. Beam Expanders Aspheres NEW 064 nm S4LFT00/ x M85x S4LPG0004/26 S4LFT0099/ x M85x S4LPG0005/26 S4LFT063/ x M85x S4LPG0005/26 S4LFT263/ x M85x S4LPG0300/26 S4LFT363/ x M85x S4LPG0090/26 S4LFT x M85x S4LPG0005/26 S4LFT092/ x M85x S4LPG0300/26 S4LFT0202/ x M85x S4LPG0300/26 S4LFT3254/ x M85x S4LPG0300/26 S4LFT4255/ x M85x S4LPG0300/26 S4LFT0253/ x M85x S4LPG0005/26 S4LFT254/ x M85x S4LPG0250/26 S4LFT0300/ x M85x S4LPG0300/26 S4LFT0299/ x M85x S4LPG0300/26 S4LFT0350/ x M85x S4LPG0003/26 S4LFT0352/ x M85x S4LPG0300/26 S4LFT04/ x M85x S4LPG0090/26 S4LFT0420/ x M32x --- S4LFT3480/ x M50x S4LPG0220/26 S4LFT0508/ x M85x --- S4LFT0635/ x M0x --- S4LFT0825/ x M02x S4LPG0300/26 maximaler Telezentriefehler 6,8 / maximum telecentricity error of im Datenblatt finden Sie Angaben zu zwei verschiedenen Eintrittspupillen-Durchmessern / in the data-sheets you will find data for two different entrance pupil diameter Lens Systems 808 nm nm [mm] [mm] S4LFT00/ x M85x S4LPG0004/094 S4LFT063/ x M85x S4LPG0005/094 S4LFT263/ x M85x S4LPG0300/094 S4LFT0202/ x M85x S4LPG0300/094 S4LFT3254/ x M85x S4LPG0300/094 S4LFT0300/ x M85x S4LPG0300/094 S4LFT0299/ x M85x S4LPG0300/094 S4LFT0400/ x M85x --- S4LFT0420/ x M32x --- S4LFT0635/ x M0x --- S4LFT0825/ x M85x S4LPG0300/094 maximaler Telezentriefehler 6,8 / maximum telecentricity error of 6.8 Accessories 32 Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected]

14 NEW 532 nm F-Theta Objektive - optisches Glas F-theta lenses - optical glass S4LFT00/ x M85x S4LPG0004/2 S4LFT063/ x M85x S4LPG0005/2 S4LFT263/ x M85x S4LPG0300/2 S4LFT364/ x M85x S4LPG0090/2 S4LFT254/ x M85x S4LPG0250/2 S4LFT0300/ x M85x S4LPG0300/2 S4LFT3430/ x M30x S4LPG8/2 S4LFT0508/ x M85x --- S4LFT0825/ x M02x S4LPG0300/2 405 nm S4LFT034/ x M92x --- S4LFT0375/ x M92x --- S4LFT20/ x M85x --- F-Theta Lenses Beam Expanders Aspheres Lens Systems Accessories Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected] 33

15 F-Theta Lenses F-Theta Objektive - Kompaktserie optisches Glas F-theta lenses - mini series optical glass Passend zu den kompakten Scan Köpfen der wichtigsten Scannerhersteller führt Sill Optics eine neue Kompaktserie von ƒ-theta Objektiven ein. Die Scanobjektive werden für einen maximalen Eingangsstrahldurchmesser von 8 mm empfohlen und können über ein M39x Gewinde an den jeweiligen Scanner montiert werden. Optional sind Adapter auf M55x, M79x und M85x erhältlich. Alle Objektive bieten eine sehr gute Abbildungsqualität bei leicht reduziertem Scanfeld. Sill Optics has introduced a new series of scan lenses in a compact housing. These lenses fit perfectly to the compact scan head series of all major scan head suppliers up to an entrance beam diameter of maximum 8 mm. The mounting interface comprises an M39x thread. Optional adapters to M55x, M79x or M85x threads are available. All scan lenses offer a very good spot performance in slightly reduces field sizes compared to our standard size scan lenses. Beam Expanders 064 nm S4LFT0063/ x M39x / M55x S4LPG005/26 S4LFT06/ x M39x S4LPG06/26 S4LFT062/ x M39x / M55x S4LPG005/26 S4LFT069/ x M39x S4LPG4056/26 S4LFT027/ x M39x S4LPG4056/26 S4LFT036/ x M39x S4LPG06/26 S4LFT0335/ x M39x S4LPG006/26 maximaler Telezentriefehler 5,4 / maximum telecentricity error of 5.4 Aspheres 532 nm S4LFT0063/ x M39x / M55x S4LPG005/2 S4LFT062/ x M39x / M55x S4LPG005/2 maximaler Telezentriefehler 4,5 / maximum telecentricity error of 4.5 Accessories Lens Systems 34 Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected]

16 NEW NEW NEW Der Anwendungsbereich von Kurzpulslasern steigt durch die hochpräzise Fertigung mit reduzierter Hitzeeinwirkung stetig. In der Entwicklung von Fokussieroptiken für Femtosekundenlaser eröffnen sich jedoch neue Herausforderungen. Während die Dispersion in Material bei Nutzung von fs-pulsen vernachlässigt werden kann, spielt der Farbfehler durch die spektrale Breite des Pulses eine entscheidende Rolle. Die spektrale Breite des Pulses, steigt schnell mit kürzeren Pulsen und mit steigender Wellenlänge. Hierdurch entsteht ein Farbfehler, der für verschiedene Wellenlängen eine unterschiedliche axiale und laterale Bildposition aufweist. Das Maß der Abweichung des Bildpunkts hängt von der Brennweite des Objektives und der verwendeten Wellenlänge ab. Die neuen farbkorrigierten f-theta Objektive für fs-pulse wurden entwickelt, um einen Farbfehler zu korrigieren und interne Geister zu vermeiden, die besonders gefährlich bei der Nutzung von Kurzpulsen sind. Applications of short pulse lasers are increasing rapidly because of high precision machining and reduced heat development in the material. But the use of femtosecond lasers offers some new challenges in the developing of focusing lenses. While the dispersion in the material can neglected for fs-pulses, the color error caused by the spectral width of the pulse plays a decisive role. The spectral width of the pulse is increasing rapidly by shorter pulse durations and for longer wavelengths. This results in a color error where the axial and lateral position of a focused beam varies for different colors. The amount of deviation of the resulting spot depends on the focal length and the wavelength. The new color corrected f-theta lenses for fs-pulse application are designed to correct a color error from.0 µm to. µm and to avoid internal ghosts, which are especially detrimental for the use of short pulses. 544 nm nm Farbkorrigierte f-theta Objektive Color corrected f-theta nm [mm] [mm] S4LFT700/ x M85x S4LPG0005/ nm nm [mm] [mm] S4LFT700/ x M85x S4LPG0005/ nm nm [mm] [mm] S4LFT702/ x M85x S4LPG0005/292 F-Theta Lenses Beam Expanders Aspheres Lens Systems Accessories Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected] 35

17 F-Theta Lenses Beam Expanders Multispektrale f-theta Objektive Multi-specral f-theta lenses Für Online-Überwachungssysteme haben wir farbkorrigierte ƒ-theta Objektive für 532 nm und 064 nm erfolgreich in den Markt eingeführt. Diese Farbkorrektur ermöglichen die Verwendung von nur einem Scan Objektiv für mehrere zeitgleiche Bearbeitungsschritte. Zusätzlich bieten wir farbkorrigierte ƒ-theta-objektive für die konfokale Mikroskopie an, die für den Wellenlangenbereich von 450 nm bis 650 nm optimiert sind. Für spezielle Anwendungen wurde ein farbkorrigiertes Objektiv entwickelt, welches für die Wellenlängen 355 nm und 064 nm korrigiert ist. Diese Objektive zeichnen sich durch identische Brennweiten und Arbeitsabstände für mehrere Wellenlängen aus. Somit ergeben sich identische Bildfelder für die Laserwellenlänge, als auch für die Beobachtungswellenlänge bzw. für einen ganzen Wellenlängenbereich. For online inspection systems we successfully introduced color corrected ƒ-theta lenses for 064 nm and 532 nm to the market. Color correction offers usage of one lens for several manufacturing steps at the same time. In addition, we offer color corrected ƒ-theta lenses designed for confocal microscopy applications optimized for a wavelength range from 450 nm to 650 nm and a lens optimized for 355 nm and 064 nm. The focal lengths and working distances are identical for several wavelengths, resulting in identical image fields for the laser and inspection wavelength respectively for a whole wavelength range. 532 nm nm [mm] [mm] S4LFT63/ x M85x S4LPG0090/08 S4LFT8254/ x M85x S4LPG0300/08 farbkorrigiert / color corrected 2 lateraler Farbfehler < 30 µm / lateral color error < 30 µm Aspheres 355 nm nm [mm] [mm] S4LFT x M85x S4LPG460/ nm nm [mm] [mm] S4LFT x M85x S4LPG0090/094 Lens Systems Accessories 450 nm nm [mm] [mm] S4LFT006/ x TK nm nm [mm] [mm] S4LFT x S4LFT x TK nm nm [mm] [mm] NEW S4LFT50/ x M85x S4LPG0300/ Tel.: +49 (0) 9 29 / Fax: +49 (0) 9 29 / [email protected]