产品介绍：
Optotune是开发和制造工业成型的有源光学组件，使全球各地的客户能够创新发展。成立于2008，核心技术为焦点可调透镜，这是受人眼启发的工作原理。Optotune的产品线进一步添加了激光散斑减少器，2D反射镜，可调谐棱镜和光束移位器。由于对光学和机械的深刻理解以及对科技的热爱，optotune是解决传统光学器件问题的专家。
产品参数：
通过施加电流来调节该形状变化的聚合物透镜的曲率。 相应的焦距在毫秒内被调到一个所需的值。 Optotune提供三种不同类型的EL-10-30外壳。紧凑型30x10.7 mm外壳，一个带C形安装螺纹的30x20 mm外壳和带Hirose连接器的工业C安装外壳（Ci）。 对于每个外壳，有不同的选择，以适应您的需要的镜头：
··高折射（HR）液体（nd = 1.559，V = 32）和低色散（LD）液体（nd= 1.300，V = 100）
··多种覆盖玻璃涂层
··可选偏移镜片
下表总结了三种不同外壳的可能选项。 可用的概述标准产品总结在第2页。在本文档的最后，您将找到详细的说明订购定制EL-10-30时的命名概念。
型号 | EL-10-30-TC | EL-10-30-C | EL-10-30-Ci |
盖玻璃涂层 | VIS,NIR | VIS,NIR,1064 | VIS,NIR,1064 |
可选偏移镜头 | 否 | 是 | 是 |
VIS：400-700nm宽带 NIR：700-1100nm红外宽带 1064：窄带1064nm
下表概述了我们的标准电可调透镜EL-10-30的规格。 覆盖玻璃涂层和调谐范围可根据需要进行调整。
机械规格 | EL-10-30-TC | EL-10-30-C | EL-10-30-Ci | 单位 |
通光孔径 | 10 | 10 | 10 | mm |
外径 | 30 | 30 | 椭圆形48x30.5 | mm |
厚度 | 10.7 | 24.6 | 24.6 | mm |
重量 | 22.9 | 34.0 | 46.0 | g |
连接器长度 | 100 | 100 | 1000 | mm |
寿命 | >1‘000‘000’000 | >1‘000‘000’000 | >1‘000‘000’000 |
|
光学规格 | EL-10-30-TC (LD liquid) | EL-10-30-C & Ci (LD liquid) |
|
焦距调整范围@ 30°C2 | +50~+120 | +100~+200 | mm |
色散（at 20°C）486nm | 1.302 |
589nm | 1.300 |
656nm | 1.299 |
800nm | 1.298 |
1065nm | 1.297 |
1550nm | 1.296 |
阿贝数V | 100 |
波前误差（@532nm，0mA）光轴垂直/水平 | <0.25 / <0.6 | <0.15 / <0.25 | λ RMS |
镜片类型 | 平凸 |
传输频谱 | 见图7 |
光学延迟 | 6.4 | nm |
光损伤阈值 | 10 | kW/cm2 |
| <2 | arcminutes |
极化 | preserving |
|
存储温度 | [-40,+85] | °C |
工作温度 | [-20,+65] | °C |
可用标准产品概述
型号 | 可调范围 | 折射率 | 盖玻璃涂层 | RMS波前误差 | 综合补偿透镜 | 温度传感器 |
EL-10-30-TC-VIS-12D | +8.3 to +20 dpt | 1.30 | 400– 700 nm | <0.25/<0.60λ | 否 | 是 |
EL-10-30-TC-NIR-12D | +8.3 to +20 dpt | 1.30 | 700– 1100 nm | <0.25/<0.60λ | 否 | 是 |
EL-10-30-C-VIS-LD | +5 to +10dpt | 1.30 | 400 – 700 nm | <0.15/<0.25 λ | 否 | 是 |
EL-10-30-C-NIR-LD | +5 to +10dpt | 1.30 | 700 – 1100 nm | <0.15/<0.25λ | 否 | 是 |
EL-10-30-C-VIS-LD-MV | -1.5to +3.5dpt | 1.30 | 400 – 700 nm | <0.15/<0.25λ | 是（-150mm） | 是 |
EL-10-30-C-NIR-LD-MV | -1.5to +3.5 dpt | 1.30 | 700 – 1100 nm | <0.15/<0.25λ | 是（-150mm） | 是 |
EL-10-30-Ci-VIS-LD | +5 to +10dpt | 1.30 | 400 – 700 nm | <0.15/<0.25λ | 否 | 是 |
EL-10-30-Ci-NIR-LD | +5 to +10 dpt | 1.30 | 700 – 1100 nm | <0.15/<0.25λ | 否 | 是 |
EL-10-30-Ci-VIS-LD-MV | -1.5 to+3.5 dpt | 1.30 | 400 – 700 nm | <0.15/<0.25λ | 是（-150mm） | 是 |
EL-10-30-Ci-NIR-LD-MV | -1.5 to+3.5 dpt | 1.30 | 700 – 1100 nm | <0.15/<0.25λ | 是（-150mm） | 是 |
EL-10-30-TC建议安装在一个30毫米的环架上。 相关的机械图纸如下图1所示。图2显示了C-mount外壳的图形。 该外壳在两侧均有螺纹，并在外壳中显示M4螺纹孔，用于安装在光学柱上。 图3显示了工业C-mount EL-10-30-Ci的图。 这个外壳是椭圆形的，没有M4螺纹孔，但是C形安装螺纹在其余一侧都像C型安装座一样。 除了外壳和连接器外，EL-10-30-C和EL-10-30-Ci的性能是相同的。
电气连接
工业设计EL-10-30-Ci配有6针Hirose连接器。从Optotune（P / N CAB-6-100）可以获得1米长的连接EL-10-30-Ci到EL-E-4i驱动器的电缆。 EL-10-30-TC和EL-10-30-C具有10厘米长的FPC连接，与Molex0.5mm间距6路FPC后挡板连接器（P / N 503480-0600）兼容。EL-10-30镜头都具有一个具有256字节内存的SE97B温度传感器。
传输范围
光学流体和膜材料都在400至2500nm的范围内是透明的。 由于膜是弹性的，它不能使用标准工艺进行涂覆，因此预期会反射3-4％。可以根据需要涂覆眼镜。 图7和图8显示了我们两个标准宽带涂层（可见光和近红外）以及定制窄带涂层的透射光谱：
下图（图9）仅表示透镜材料的透射，即假设玻璃镀膜。
激光损伤测量
对于1064nm的波长，透镜材料的CW损伤阈值为10kW / cm 2。进一步损坏
用脉冲激光器进行测量，结果如下：
·1064nm，125 ns脉冲在50 kHz，损伤在2.6J / cm2
·1064nm，10 ps脉冲在50 kHz，损伤在2.05J / cm2
·532nm，1 ns脉冲在300 kHz，损伤为0.19J / cm2
·532nm，1 ns脉冲在300 kHz，损伤在0.11J / cm2
对于1064nm，超过2000h的长期测量显示透镜的光学特性没有劣化或变化。该测量的参数为：在100kHz和40mJ / cm 2注量时为100ns脉冲。对于532nm，超过60h的测量结果没有显示镜片的光学特性的降低或变化。该测量的参数是：10ns-脉冲为30 kHz和1.4mJ/ cm2注量。虽然脉冲激光器没有观察到透镜加热，但是200W CW激光器会使透镜加热，
导致聚焦漂移，其在约10秒后稳定。为了避免由于反射吸收表面引起的镜片加热，建议计算这种反射，不要使用超过8毫米的透镜孔径。
波前质量
原则上，Optotune的聚焦可调透镜呈现球面透镜形状。由于使用的膜是弹性的，所以透镜的形状受重力的影响。 结果总结在图10中。当透镜水平放置（光轴垂直）时，EL-10-30系列镜头的RMS波前误差目前在0.1λ（在525nm处测量），允许高质量成像例如 在显微镜下。 当镜头直立（光轴水平）时，要添加Y-coma项。
重力引起的Y-coma项取决于透镜的尺寸，液体的密度和膜的机械性能。 虽然孔径小于5mm的透镜不太重要，但对于C型安装LP版本，其占据约0.1λ，C-mount MV版本为0.2λ，EL-10-30。 EL-10-30透镜的不同变化之间的区别是膜的设计。EL-10-30-C（具有LP版）的较强的膜降低了重力效应，然而在 焦距调谐范围（EL-10-30-C-VIS-LD-LP为4屈光度，EL-10-30-C-VIS-LD为7.5屈光度，EL-10-30为14屈光度） -VIS-LD，参见图6）。
温度影响
透镜加热有两个后果：开始，光学流体的折射率降低。 第二，流体膨胀。 虽然开始效果会增加焦距，但第二个效果会降低焦距。 使用EL-10-30设计，第二个效果占主导地位。 聚焦距离每10°C升高降低约0.7屈光度。
这种温度效应是系统和可重复的。 这意味着如果已知温度，则可以控制焦距。 EL-10-30镜头均配有内置温度传感器（SE97B）。 如果在高电流下驱动或由于吸收大功率激光而在室温下升温。 在这种情况下，透镜使用导热金属夹安装。 对于定制设计，可以平衡两种温度效应，使得在一定焦距下聚焦偏移变得最小。
分辨率和重复性
焦距的步长被当前驱动器的DAC的分辨率所限制。对于高精应用，建议使用12位驱动程序。由于电流和焦功率之间的关系是线性的， EL-10-30-C-VIS-LD约0.0018 Dpt。
与压电系统不同，EL-10-30无滞后。通过线圈的电流产生一个直接转移到弹性膜上的力。系统没有摩擦。这意味着在恒定温度下，在交流电流之间跳跃将产生相同的焦距。温度变化的影响如上所述。 Optotune的镜头驱动器4提供了焦距功率模式，利用存储在镜头（SE97B的EEPROM）中的校准数据。在10至50°C的工作温度范围内实现的重现性通常为0.1屈光度。镜头驱动程序手册中提供了有关焦点功率模式的更多详细信息。
驱动线圈的电阻和电感
原则上，可以使用DC电压（例如甚至简单的电池）或电流源驱动EL-10-30。 然而，透镜的焦距取决于流过线圈的电流，线圈的电阻随温度变化（25℃时为12.5欧姆），线性速率为3.93％/℃。 这就是为什么，为了获得高稳定性，建议使用电流源。 注意，该温度效应在几秒钟内可见，并且与上述光学流体的膨胀无关，其大约为数分钟。对于交流运行，线圈的电感取决于频率，是一个重要的参数。
驱动程序和电源
Optotune提供自己的USB驱动器，分辨率为0.1 mA。 它包括温度传感器的I2C读数，可用于温度补偿。
还有许多可选的现成产品可用于控制EL-10-30：
·通过0-5 V模拟信号进行外部控制的激光二极管的精密恒流驱动器（例如EdmundOptics NT56-804或NT84-355）
·对于手动控制的应用（0.1 mA分辨率）：TTi QL355
·对于具有USB / RS232电脑控制的应用（0.1 mA分辨率）：TTi QL355P
·对于手动控制的低精度应用（1 mA分辨率）：TTi EL301R
·用于USB计算机控制的低精度应用（1 mA分辨率）：Quakko HY3005DP
也可以使用频率在20 kHz至50 kHz之间的脉冲宽度调制（PWM）驱动镜头。另一个有用的组件是Analog Devices的ADN8810可编程精密电流源，具有12位分辨率，可以通过 SPI接口。
响应时间
根据步长，当前步骤的上升时间在2-4 ms的范围内。 但是，直到镜头固定才需要大约15 ms。 图显示了用光电二极管测量的电流步骤的光学响应。
测量在室温下进行。
该系统略微过阻尼，图中的频率响应示出了约150和600Hz的谐振频率。然而，为了实现更短的建立时间，建议从步骤功能中去除这些频率。此外，通过应用过冲步骤功能可以提高建立时间。测试表明，透镜的动力学在两个方向和不同电流范围内都相似。使用EL-10-30-C降低到0 mA的速度更快的事实是因为执行器实际上撞到了外壳。通常建议操作10mA以上以避免这种影响，因为它可能会缩短镜头的使用寿命。通过优化的驱动信号，稳定时间降至5ms以下。图示出了使用三个串联的低通滤波器（300 Hz）滤波的驱动信号的响应行为的示例。下图显示了使用两个光电二极管测量的当前步骤的光学响应。具有较小孔径的镜头实现更短的建立时间，降至约2ms。
衰减图中振荡的另一种方法是使用标准无源元件。 该电路图示于图的左侧。 它类似于扬声器中使用的LC低通滤波器，转换速率为12 dB /倍频程（二阶）。 由于EL-10-30，-C和-Ci的阻抗相似，该电路适用于EL-10-30系列的所有成员。 在图的右侧，示出了EL-10-30-LP对矩形电流步长（10％-90％）的光学响应。 LC电路的参数对应于165 Hz的截止频率，显示出良好的阻尼性能。 作为权衡，响应时间稍微增加到大约5毫秒。
大气压力和低温性能
按工作原理，大气压力对镜头无影响。 这已被验证为10-4毫巴的值。 此外，具有LD材料的EL-10-30适用于低温操作。 透镜可调至低至230K的温度。对于更低的温度（例如在250K下为3s，在230K下为60s），镜片的响应时间增加。 对于低于220 K的温度，透镜冻结，但在低于10 K的测试中没有观察到损坏。镜头的透射与工作温度无关
自体荧光
具有LD材料的EL-10-30不是自动荧光的，可用于荧光显微镜。
安装紧凑型EL-10-30-TC的可能性
寿命
EL-10-30已经通过了相关的环境和加速老化试验，如表2所示。
EL-10-30定制版本的订购信息
对于自定义版本，请使用以下部件号的概念：
H = TC：带FPC连接器的紧凑型外壳
C：带FPC连接器的C型外壳
&nbs, p; Ci：带Hiros, e连接器的工业C-mount外壳
AR = VIS：可见宽带抗反射涂层（400-700nm）
NIR：近宽带红外防反射涂层（700 - 1100 nm）
1064：1064nm的窄带防反射涂层
NOC：无涂层
MAT = HR：高折射透镜材料（nD = 1.559）
LD：低色散透镜材料（nD = 1.300）
RANGE = 12D：聚焦调谐范围从8到20屈光度（EL-10-30-TC镜头的标准）
MV：机器视觉选项：包括-150 mm焦距偏移镜头，可实现-666 mm（-1.5 dpt）的无焦度到+286 mm（3.5 dpt）的总焦距调节范围。 注意：标准EL-10-30-C和-Ci镜片，无MV选项范围为5至10屈光度。
示例：EL-10-30-C-NOC-LD是指具有10毫米孔径和30毫米外径（C型安装外壳）的定制电可调透镜，具有未涂覆的眼镜，低色散透镜材料和焦距调节范围， +5至+10 dpt。
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主要应用：
机器视觉
显微技术
生物识别系统
光学相干断层成像
激光显示
