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衍射光学元件示意图,衍射元件的应用原理图

作者: 时间:2018-11-19

 

 

       经过多年发展,海纳光学已经成为国内极具权威的衍射光学元件供应商。衍射光学元件主要分为光束整形器、分束器、多焦点DOE、长焦深DOE、衍射锥镜、螺旋相位片、匀化片和其它图案的衍射元件DOE。这里我们挑选较常用的整形镜、分束器、多焦点DOE,专门给出了这些衍射光学元件的示意图,衍射元件应用原理图,让用户能够对衍射元件的使用、安装位置和衍射过程一目了然。

 

一、 光束整形器,整形镜,Beam Shaper, Top hat beam shaper

平顶光束整形器的作用是把高斯光束转换为平顶光束,即高斯整平顶。平顶光斑具有效率高、光斑小、能量均匀性好等特点,顶部能量绝对均匀,边缘陡峭,无高级次衍射,也称为平顶帽式光斑。光束整形器又称为整形镜,高斯整平顶DOE,平顶光整形器,平顶帽式整形镜,平顶光DOE,是最具代表性的衍射光学元件之一。

下面图片可以清晰地看到整形镜获得平顶光斑的过程,整形镜得到的平顶光斑的尺寸为衍射极限的1.5~几百倍,要求入射的高斯光束为TEM00的单模光。一般整形镜的衍射效率>93%,均匀性>95% (多台阶整形镜),对安装精度要求较高。


       整形镜不仅可以把入射光整形成圆形、正方形,还可以整形成直线、长方形、六边形等其它用户需要的形状。下图是把高斯光整形成直线光斑的示意图,这里我们用到一个模组而不是单独的镜片,这个模组成为Leanline,其克服了整形镜的工作距离限制,能够在一定工作距离范围内保持光束整形的效果。

 

二、匀化器、匀化镜、均匀光斑DOE、扩散片,Homogenizer, Diffuser

       激光匀化器的作用是把入射激光转换成能量均匀分布的光斑,这里的光斑尺寸一般较大,形状可以为圆形、正方形、线性、六边形和其它任意用户想要定制的形状。入射激光可以为单模或多模,衍射效率70%~90%不等。

       下图清晰地给出了匀化器的匀化过程,一般的结构是激光通过匀化器和聚焦系统后即可匀化,但这里还配合了一个激光扩束缩束镜,通过调节这个扩束缩束镜就可以直接调节输出光斑的大小。

三、分束器,分束镜,分光镜,光束分光片,Beam splitter

       激光分束镜用于把一个激光光束分为多个光束输出,输出光束可以按照一维或二维的形状排列,而且每个光束的光束直径、波前相位和入射的原始光束保持一致。分束器的衍射效率介于70~95%之间,均匀性一般<5%,很多情况下光束直径的能量差别<1%

       分束器应用原理图如下,通过这个图片,无需任何文字描述,激光工程师就能够对分束镜有一个清晰的了解。


四、多焦点DOE,多焦点透镜,Multi focal lens

       多焦点激光透镜专门用于透明材料的切割加工,其工作原理是激光的传播方向上形成多个焦点,从而对透明材料进行深度切割。具体效果如下图所示。与多焦点DOE竞争的技术还有长焦深DOE和轴锥镜。


 

 

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