Czy znasz klasyfikację laserów DOE? (Część 1)

Lasery dyfrakcyjne z elementami optycznymi (DOE). to nowy element optyczny, który prężnie rozwija się w ostatnich latach. DOE zwykle przyjmuje proces trawienia mikro-nano w celu utworzenia dwuwymiarowego rozkładu elementów dyfrakcyjnych, każdy element dyfrakcyjny może mieć określoną morfologię, współczynnik załamania światła itp., Aby precyzyjnie regulować rozkład fazowy czoła fali lasera. Laser ulegał dyfrakcji po przejściu przez każdą jednostkę dyfrakcyjną i interferował w pewnej odległości (zwykle w nieskończoności lub w płaszczyźnie ogniskowej soczewki), tworząc określony rozkład natężenia światła.

Rysunek 1: A) schematyczne zastosowanie dyfrakcyjnych elementów optycznych; B) Zarys; C) Schemat mikrostruktury powierzchni

Po pojawieniu się dyfrakcyjnych elementów optycznych w laserach dużej mocy, obróbce laserowej, laserowym leczeniu medycznym, obrazowaniu mikroskopowym, LiDAR, oświetleniu światłem strukturalnym, wyświetlaczach laserowych i innych dziedzinach, aby pokazać ogromny potencjał zastosowań, jego zalety to głównie:

1) Wysoka wydajność. Dokładnie zaprojektowana struktura jednostki dyfrakcyjnej może zapewnić, że prawie 100 procent energii lasera jest rzutowane na wymagany wzór, a wydajność jest znacznie wyższa niż w przypadku masek i innych środków.

2) Łatwy w użyciu. Dyfrakcyjne elementy optyczne mają bardzo mały rozmiar i wagę i mogą być stosowane po włożeniu do toru optycznego. W większości przypadków można go używać ze standardowymi obiektywami, zwierciadłami polowymi, obiektywami mikroskopowymi itp.

3) Elastyczność. Dzięki szybkiemu rozwojowi technologii przetwarzania mikro i nano, DOE można dostosować do różnych laserów lub różnych docelowych rozkładów natężenia/fazy światła. Jednocześnie struktura ścieżki światła aplikacji DOE jest bardzo prosta, a różne soczewki mogą być używane do uzyskiwania plamek świetlnych o różnych rozmiarach geometrycznych.

Ponieważ jest to nowy typ urządzenia optycznego, konieczne jest zrozumienie jego właściwości przy wyborze/stosowaniu dyfrakcyjnych elementów optycznych.

2. podstawowe zasady doboru dyfrakcyjnego elementu optycznego

Zgodnie z różnymi zastosowaniami DOE można zwykle podzielić na kształtowanie wiązki, dzielenie wiązki, światło strukturalne, multi-focus, inne specjalne generowanie wiązki i tak dalej. Każda kategoria ma inne zasady, konstrukcję i charakterystykę zastosowania. Ogólnie rzecz biorąc, przed podjęciem decyzji o użyciu komponentów DOE należy wziąć pod uwagę następujące zasady:

1) Wiązka generowana przez dyfrakcyjny element optyczny nie może naruszać prawa propagacji światła; Skonstruowany przez nią specyficzny rozkład natężenia światła może istnieć tylko w obrębie określonej głębi ostrości. Dlatego podczas użytkowania wymagana topografia punktu, rozmiar, odległość robocza, głębia ostrości itp. Czasami nie mogą być obydwoma i należy dokonać kompromisu;

2) Dyfrakcyjne elementy optyczne są zwykle projektowane zgodnie z długością fali lasera, aperturą wiązki, trybem wiązki (M2) i rozkładem natężenia pola bliskiego, więc parametry te należy zmierzyć dokładniej przed wyborem. Niezgodność między parametrami użytkowymi a parametrami projektowymi doprowadzi do słabego efektu użytkowania lub nawet niewykorzystania;

3) Dyfrakcyjne elementy optyczne są wrażliwe na kąt padania światła i wymagają lepszej dokładności i stabilności regulacji toru optycznego;

4) Większość dyfrakcyjnych elementów optycznych precyzyjnie reguluje fazę czoła fali padającego lasera, więc inne elementy na ścieżce optycznej, takie jak soczewka odwrotna/transmisyjna, soczewka itp., powinny wykorzystywać urządzenia różnicowe o wysokiej precyzji i niskiej fali, w przeciwnym razie wpłynie to na efekt końcowy;

5) Podobnie jak w przypadku konwencjonalnych transmisyjnych elementów optycznych, zgodnie z wymaganiami różnych długości fal i intensywności lasera, dyfrakcyjne elementy optyczne mogą być wykonane z kwarcu, szkła, klejnotów, tworzyw sztucznych i żywic, ZnSe i innych materiałów na podczerwień, a także mogą być powlekane folia antyrefleksyjna.

3. Element kształtujący wiązkę

Kształtowanie wiązki za pomocą DOE może osiągnąć określony kształt plamki (kwadrat, wielokąt, pasek, pierścień i okrąg itp.) oraz rozkład energii (taki jak płaski wierzchołek, gaussowski, pierścieniowy, typu M itp.) na powierzchni roboczej.

1) Generator cylindrów

Płaska dystrybucja jest używana w różnych scenach, takich jak laserowa estetyka medyczna, obróbka laserowa, obróbka powierzchni itp. Generatory wiązki płaskiej mogą przekształcać lasery w trybie pojedynczego poprzecznego (rozkład gaussowski, M2< 1.3) Transform into a circular, square, strip, and other uniform light intensity and clear edge distribution.

① Funkcje generatora wiązki z płaską górą:

· Nadaje się do wiązki gaussowskiej z pojedynczym modem poprzecznym, M2 < 1,3;

· Generator typu flat-top daje najlepsze efekty, gdy jest umieszczony w pasie wiązki Gaussa;

· Generator typu flat-top nie może wytwarzać plam o skali mniejszej niż granica dyfrakcji, zwykle od 1,5 do 5 razy większa niż granica dyfrakcji;

· Kiedy używany jest generator typu flat-top, element optyczny wymaga małej różnicy fal, a efektywna apertura powinna być ponad dwukrotnością średnicy talii padającej wiązki, najlepiej 2,5 razy;

· Kształt wiązki docelowej i rozkład intensywności można utrzymać tylko w pewnym zakresie odległości, zwykle w połowie wielkości plamki;

· Wrażliwy na średnicę światła padającego, położenie środka padającego światła, kąt padania itp.

② Główne zastosowania generatora wiązek płaskich:

· Obróbka laserowa i obróbka: mikrootwory, wiercenie, spawanie, cięcie, znakowanie, korozja

· Medycyna i uroda

· Wyświetlacz laserowy

· Znakowanie i drukowanie.

2) Dyfuzor optyczny/homogenizator

Homogenizator wiązki może również wytwarzać różnorodne kształty i równomierny rozkład energii (lub określony rozkład) plamek świetlnych. W przeciwieństwie do generatora wiązki z płaską górą, który zamienia wiązkę Gaussa w rozkład z płaską górą, homogenizator wiązki homogenizuje niejednorodne i nieregularnie rozmieszczone plamy. Generator wiązki z płaską górą dla trybu pojedynczego (M2< 1.3) Laser use, beam homogenizer for multi-mode laser homogenization effect is better.

Homogenizatory wiązki zwykle wykorzystują „kąt rozproszenia” do scharakteryzowania zdolności rozbieżności skolimowanej wiązki po przejściu przez urządzenie. Można wybrać obiektywy o różnych ogniskowych, aby uzyskać różne obszary projekcji.

①Użyj charakterystyki homogenizatora wiązki:

· Niewrażliwy na pionowe ustawienie i odchylenie boczne;

· Odchylenie kąta padania doprowadzi do niewielkiego wzrostu rzędu zerowego;

· Niewrażliwy na rozmiar padającego światła i polaryzację; Brak specjalnych wymagań dotyczących jakości elementów optycznych;

· Efekt homogenizacji lasera jednomodowego z małym M2 nie jest dobry i występują prążki interferencyjne, ale krawędź wzoru jest wyraźna; Efekt homogenizacji lasera wielomodowego o dużym M2 jest bardzo dobry, ale krawędź jest lekko rozmyta.

FIGA. Homogenizujący wpływ homogenizatora wiązki na laser jednomodowy (po lewej) i wielomodowy (po prawej)

W przypadku wymagań homogenizacji lasera jednomodowego ogólnie zaleca się stosowanie generatora płaskiego w przypadku, gdy nie można użyć generatora płaskiego (np. plamka M2 jest mała, ale rozkład intensywności jest nieregularny).

② Główne zastosowania homogenizatora wiązki:

· Homogenizacja i kształtowanie natężenia światła laserowego

· Obróbka i obróbka: wiercenie, topienie, znakowanie, znakowanie, spawanie

· Piękno medyczne

· Kształtowanie wiązki lasera ekscymerowego

· Tłumienie plam ciepła

Informacje kontaktowe:

Jeśli masz jakieś pomysły, możesz z nami porozmawiać. Bez względu na to, gdzie są nasi klienci i jakie są nasze wymagania, będziemy podążać za naszym celem, aby zapewnić naszym klientom wysoką jakość, niskie ceny i najlepszą obsługę.