医療用レーザーのデュアルスポット光学システムにおいて、球面両凸レンズはどのような機能を持っていますか？

デュアルスポット医療用レーザーシステムでは、球面両凸レンズが一次コリメータとして機能します。 光学ファイバーから出射される自然に広がる（発散する）光を捉え、まっすぐな平行ビームに変換します。このプロセスにより、その後のすべてのビーム操作と分割の基盤となる、安定した円形のスポットが作成されます。

このレンズは、生のファイバー出力と精密なビーム整形との間の光学的な架け橋として機能します。発散光を平行なストリームに変換することで、正確な医療用レーザーアプリケーションに必要な安定性と品質を保証します。

ビーム変換の仕組み

光ファイバーレーザーシステムにおける主な課題は、光がファイバーから円錐状に射出し、伝播するにつれて広がることです。球面両凸レンズはこの幾何学的な不一致を解決します。

ファイバーの発散の補正

光ファイバーから放出される生のレーザー光は発散します。介入なしでは、ビームエネルギーは距離とともに急速に減衰し、正確なターゲティングは不可能になります。

両凸レンズは、ファイバー先端を離れた直後に、この広がる光の円錐を遮断します。

コリメートされた出力の作成

レンズはその特定の湾曲を通して、入射光線を屈折させます。光線を曲げて、光軸に平行に進むようにします。

この変換により、コリメートされた円形スポットが得られます。広がる円錐の代わりに、システムは距離にわたって直径を維持する、制御された光の列で動作します。

位置決めの重要な役割

レンズがあるだけでは十分ではありません。システムのパフォーマンスを決定するのは、セットアップの幾何学です。

焦点距離の要件

真のコリメートを実現するには、レンズをファイバー先端から正確な距離に配置する必要があります。この距離は、レンズの焦点距離に正確に対応します。

ファイバーが焦点以外の場所に配置されている場合、出力ビームは収束（焦点合わせ）するか、発散し続け、必要な平行経路を作成できません。

下流コンポーネントの有効化

デュアルスポットシステムは、光学経路の後でビームを分割および整形することに依存しています。これらの複雑なコンポーネントは、正しく機能するために標準化された入力を必要とします。

両凸レンズは、後続のビーム整形光学系が高品質で平行な入力を受け取ることを保証します。これは、最終的な出力スポットサイズと形状の安定性を制御するための前提条件です。

精度トレードオフの理解

球面両凸レンズは効果的ですが、管理する必要のある特定の感度をシステムに導入します。

アライメント感度

システムはファイバー先端とレンズの焦点との正確な関係に依存しているため、機械的公差は厳しくなります。軸に沿ったわずかなずれでも、コリメートを低下させる可能性があります。

収差管理

球面レンズは球面収差を引き起こす可能性があり、レンズの端の光線は中央の光線とは異なる焦点になります。高精度の医療用途では、これらの歪みを最小限に抑え、均一なスポット密度を維持するために、レンズの品質と湾曲を慎重に選択する必要があります。

設計に最適な選択

このレンズの役割は基本的です。それは、それに続くすべての光学プロセスの品質を決定します。

ビーム安定性が最優先事項の場合： 機械ハウジングが、ファイバーとレンズの間の距離を焦点距離で正確に維持するようにしてください。
スポット品質が最優先事項の場合： 両凸レンズの表面品質を優先し、生成されるコリメートされた円形スポットが、ビームスプリッターに到達する前に歪みがないことを確認してください。

最終的に、球面両凸レンズは生のエネルギーを使用可能なツールに変換し、医療処置における光学精度の重要なゲートキーパーとして機能します。

概要表：

コンポーネント	機能	デュアルスポットシステムでの結果
入力ファイバー先端	生のレーザーエネルギーを放出	発散する光円錐
両凸レンズ	広がる光線を屈折させる	コリメートされた（平行な）ビームを作成
正確な焦点アライメント	ファイバーからレンズまでの間隔	ビームの安定性と円形性を確保
出力インターフェイス	ビームを分割用に準備	整形光学系への高品質入力

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