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衍射光學元件DOE的種類

作者: 時間:2009-09-15


目前常用的衍射光學元件DOE包括平頂光束整形器,M-Shape型光束整形器,分束鏡,衍射軸錐鏡,多焦點長焦深DOE,螺旋相位片和勻化鏡/勻光片,多圓環發生器。Holoor的激光光束整形器不僅包含以上所有種類,而且具有多種不同的參數選擇。

從上世紀八十年年代,Holoor就開始提供标準品的衍射光學元件。激光光束整形透鏡具有均勻性好,高損傷阈值、高精度、高衍射效率、小尺寸、重量輕和的特點,而且性能優良、穩定可靠,特别适合高能量密度、大功率的激光器使用。下面對常用的幾種衍射光學元件逐一進行介紹。

 

1.     平頂光束整形器,高斯光整平頂光DOE

平頂光束整形器又稱為聚焦型平頂光束整形元件、激光平頂光斑透鏡,其作用是獲得能量分布均勻、邊界陡峭,同時具有特定形狀的平頂光斑(Top-hat)。光斑尺寸一般在幾十微米到幾百微米的範圍,光斑形狀可以是圓形,矩形,正方形,直線,橢圓或定制圖形,具有非常好的能量均勻性,能夠實現各種高精度的激光加工應用。

平頂光束整形器,平頂光斑透鏡的規格參數

材料

熔融石英, ZnSe, Plastic

波長範圍

193nm to 10.6um

DOE設計

2-(binary) to 16-

最小角度

很小(~1.5倍衍射極限)

衍射效率

86% - 98%

透鏡/元件尺寸

幾毫米 to 100mm

塗層(可選)

AR/AR Coating

定制選項

任意激光形狀

特點:

高質量的平頂激光光斑,高度均勻性、高光效、邊緣陡峭

高能量阈值/高損傷阈值,适用于大功率激光器

可選擇增透膜,使整體效率>95%

覆蓋紫外到紅外的所有激光波段,193nm to 10.6um

幾百種标準規格供客戶挑選

應用:

激光處理加工: 激光切割,激光劃片,激光燒蝕,激光熔融,激光打孔,激光鑽孔,激光焊接,激光快速成型,激光3D打印

生物醫學激光應用

激光打标,激光印刷,激光顯示,激光電視,激光投影

光通信,光傳感,傳感器

 

發散型(Angular)平頂光束整形器

還有一種是發散型(角度型Angular)平頂光束整形器,它在傳播方向的任一平面上都有整形的效果,并且随着傳播距離發散,同樣非常好的光斑均勻性。發散型(角度型Angular)是平頂光束整形器對應于聚焦型(Focal)的一個概念,其技術特點和應用和聚焦型元件基本相同。

 

2.      M-Shape光束整形器M波形衍射光學元件

M-Shape光束整形器,M波形衍射光學元件的作用是把入射激光整形為M波形(M-Shape),而M波形(M-Shape)指的是激光光斑沿某一方向勻速滑動,積分後的能量均勻分布,即形成一條能量均勻分布的窄直線。M-Shape激光光斑的這個特性使得其特别适用于激光材料加工。

M波形光束整形器的特點

标準的M型輸出(積分前)

整個激光掃描線的能量均勻分布(積分後),光斑邊緣銳利

高效率,高損傷阈值,适用于大功率激光器

任意光束形狀,可選擇增透膜AR Coating

覆蓋紫外到紅外的所有激光波段,193nm to 10.6um

 

3.      勻化鏡/勻光片

勻化鏡又稱為勻光片,其作用是使激光的光束以一個較大的角度均勻發散,從而使激光能量在一個較大的範圍内均勻分布。激光勻化器和平頂光束整形器都是形成一個能量均勻分布的激光光斑,而兩者的區别在于出射光束角度不同到導緻的光斑尺寸不同,平頂光束整形器獲得的光斑尺寸一般為微米量級,而激光勻化器輸出毫米級的均勻光斑。

特點

對單模或多模激光均适用

玻璃或塑料材質

對激光的軸向性無嚴格要求

可實現任意的輸出光斑形狀和激光光斑對稱性/不對稱性,可定制激光剖面強度部分

激光光斑截面強度一緻性好

 

4.    螺旋相位片,激光渦旋透鏡,

螺旋相位闆(Vortex Lens)是得到相位連續變化的一種常用DOE元件,其作用是産生直徑較小的圓環形光斑(Vortex),光斑的外觀像一個漩渦狀的甜甜圈,也稱為漩渦光。螺旋相位片是獲得漩渦光最直接最簡單的方法,它能夠方便地設計漩渦光的直徑和拓撲荷數,滿足用戶的實際需求。

特點:

任意拓撲數量(topological charge

高效率,高損傷阈值,适用于大功率激光器

背反射能量極小

覆蓋紫外到紅外的所有激光波段,193nm to 10.6um

 

5.    多焦點透DOE,長焦深DOE

如左下圖所示,多焦點DOE是利用對照射到鏡片不同局域的入射激光分别聚焦,在軸向傳播方向上同時得到多個焦點,各焦點的能量、間距幾乎相等,特别适合于深入透明材料内部加工,例如激光深度切割,隐形切割,0.1~1mm的玻璃或藍寶石切割。

如下圖右下角所示,長焦深DOE能夠把入射激光在焦距附近産生一個能量近乎均勻分布、焦深的長度達幾十微米到幾毫米的焦點。激光焦點可拉長為原來的幾十倍,且寬度基本保持不變。能量均勻的長焦深光斑特别适合對材料進行深度切割。

長焦深DOE和多焦點DOE互為補充,特别适合于激光材料加工領域。例如激光透明材料的切割(玻璃,藍寶石等),激光度量學,激光過程監控/監測、顯微鏡等。

      

         

  6.    衍射軸錐鏡,圓環激光發生器

衍射軸錐鏡又稱為圓環激光發生器(Ring Axicon),其作用是使激光光束通過後變成一個圓環,即激光能量以圓環/圓形的方式分布,這裡圓環的寬度一般很窄,不同于激光渦鏡頭産生的光斑都具有一定寬度。

特點:

高損傷阈值,适用于大功率激光器

小尺寸衍射光學元件,結構緊湊

大角度和小角度均可提供

可提供正向負向軸棱鏡

覆蓋紫外到紅外的所有激光波段,193nm to 10.6um

可選鍍增透膜

應用:

原子陷阱

線性加速器中産生等離子體

眼外科治療和手術,角膜手術

軸棱鏡振蕩器

太陽能集中器

光學相幹斷層成像術

望遠鏡

 

7.     多圓環激光發生器,同心圓環激光透鏡

多圓環激光發生器的能夠把入射光束轉化為多個同心圓環(Ring Concentric circles),這些圓環的半徑都可控切且圓環的寬度都很窄,類似于圓環激光發生器。圓環的直徑、數量均、圓環之間的分離角度和每個圓的能量分布均可定制,從而得到多種不同的同心圓環激光圖形。

特點:

高損傷阈值,适用于大功率激光器

小尺寸衍射光學元件,結構緊湊

大角度和小角度均可提供

覆蓋紫外到紅外的所有激光波段,193nm to 10.6um

可選鍍增透膜

應用:

3D地圖

激光3D打印,激光三維加工

機器視覺

醫學手術檢查,診斷

産品導航 : 光束整形器分束器多焦點DOE螺旋相位片多合一螺旋相位片随機點陣DOE20um線激光模組 微透鏡陣列工程散射片皮秒半導體激光器光斑分析儀位敏探測器自準直儀光束質量分析儀激光波長計太赫茲源太赫茲相機離軸抛物面鏡太赫茲波片太赫茲偏振片太赫茲衰減片太赫茲透鏡Chroma濾光片消色差波片激光防護眼鏡Zaber電控平移台UPD超快光電探測器太陽能模拟器

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