Poznáte klasifikáciu DOE laserov? (Časť 1)

Lasery s difrakčnými optickými prvkami (DOE). je nový optický prvok, ktorý sa v posledných rokoch prudko rozvíja. DOE zvyčajne používa proces mikro-nano leptania na vytvorenie dvojrozmernej distribúcie difrakčných prvkov, pričom každý difrakčný prvok môže mať špecifickú morfológiu, index lomu atď., Na jemnú reguláciu fázovej distribúcie čela laserovej vlny. Laser sa po prechode každou difrakčnou jednotkou ohýbal a interferoval v určitej vzdialenosti (zvyčajne nekonečno alebo ohnisková rovina šošovky), čím sa vytvorila špecifická distribúcia intenzity svetla.

Obrázok 1: A) schematické použitie difrakčných optických prvkov; B) Obrys; C) Schéma mikroštruktúry povrchu

Po nástupe difrakčných optických prvkov do vysokovýkonného lasera, laserového spracovania, laserového medicínskeho ošetrenia, mikroskopického zobrazovania, LiDAR, štruktúrovaného svetelného osvetlenia, laserového displeja a ďalších oblastí, ktoré ukázali obrovský aplikačný potenciál, sú jeho výhody najmä:

1) Vysoká účinnosť. Presne navrhnutá štruktúra difrakčnej jednotky môže zabezpečiť, že takmer 100 percent laserovej energie sa premietne na požadovaný vzor a účinnosť je oveľa vyššia ako u masiek a iných prostriedkov.

2) Jednoduché použitie. Difrakčné optické prvky majú veľmi malú veľkosť a hmotnosť a možno ich použiť po vložení do optickej dráhy. Vo väčšine prípadov sa dá použiť so štandardnými šošovkami, poľnými zrkadlami, mikroskopickými objektívmi atď.

3) Flexibilita. Vďaka rýchlemu vývoju technológie mikro a nano spracovania je možné DOE prispôsobiť pre rôzne lasery alebo rôzne cieľové svetelné intenzity/rozloženie fáz. Štruktúra svetelnej dráhy aplikácie DOE je zároveň veľmi jednoduchá a na dosiahnutie svetelných bodov rôznych geometrických veľkostí je možné použiť rôzne šošovky.

Ako nový typ optického zariadenia je potrebné pochopiť jeho vlastnosti pri výbere/použití difrakčných optických prvkov.

2. základné princípy výberu difrakčných optických prvkov

Podľa rôznych použití možno DOE zvyčajne rozdeliť na tvarovanie lúča, delenie lúča, štruktúrované svetlo, viacnásobné ohnisko, iné špeciálne generovanie lúčov atď. Každá kategória má iné princípy, dizajn a aplikačné charakteristiky. Vo všeobecnosti je pred výberom použitia komponentov DOE potrebné vziať do úvahy nasledujúce zásady:

1) Lúč generovaný difrakčným optickým prvkom nemôže porušovať zákon šírenia svetla; Špecifická distribúcia intenzity svetla ním vytvorená môže existovať len v rámci určitej hĺbky ostrosti. Preto pri použití požadovaná topografia bodu, veľkosť, pracovná vzdialenosť, hĺbka ostrosti atď. niekedy nemôže byť oboje a je potrebné urobiť kompromisy;

2) Difrakčné optické prvky sú zvyčajne navrhnuté podľa vlnovej dĺžky lasera, apertúry lúča, režimu lúča (M2) a rozloženia intenzity blízkeho poľa, takže tieto parametre by sa mali pred výberom merať presnejšie. Nesúlad medzi parametrami použitia a parametrami návrhu povedie k slabému efektu používania alebo dokonca k nevyužitiu;

3) Difrakčné optické prvky sú citlivé na uhol dopadajúceho svetla a vyžadujú lepšiu presnosť a stabilitu nastavenia optickej dráhy;

4) Väčšina difrakčných optických prvkov presne reguluje vlnovú fázu dopadajúceho lasera, takže ostatné komponenty v optickej dráhe, ako je inverzná/prenosová šošovka, šošovka atď., by mali používať vysoko presné a nízkovlnné rozdielové zariadenia, inak ovplyvní to konečný efekt;

5) Rovnako ako u konvenčných transmisných optických prvkov, podľa požiadaviek rôznych vlnových dĺžok a intenzity lasera môžu byť difrakčné optické prvky vyrobené z kremeňa, skla, drahokamov, plastov a živíc, ZnSe a iných infračervených materiálov a môžu byť tiež pokovované antireflexný film.

3. Prvok na tvarovanie lúča

Tvarovanie lúča pomocou DOE môže dosiahnuť určený bodový tvar (štvorec, mnohouholník, pásik, prstenec a kruh atď.) a distribúciu energie (napríklad plochý vrch, Gaussov, prstenec, typ M atď.) na pracovnej ploche.

1) Generátor cylindru

Distribúcia s plochým vrchom sa používa v rôznych scénach, ako je napríklad laserová lekárska krása, laserové spracovanie, povrchová úprava atď. Generátory lúčov s plochým vrchom dokážu transformovať lasery s jedným priečnym režimom (Gaussovo rozdelenie, M2< 1.3) Transform into a circular, square, strip, and other uniform light intensity and clear edge distribution.

① Funkcie generátora plochého lúča:

· Vhodné pre Gaussov zväzok s jedným priečnym režimom, M2 < 1,3;

· Plochý generátor má najlepší účinok, keď je umiestnený na páse Gaussovho lúča;

· Generátor s plochým vrchom nemôže produkovať škvrny so stupnicou menšou ako je difrakčný limit, zvyčajne 1,5 až 5-násobok difrakčného limitu;

· Keď sa používa generátor s plochým vrchom, optický prvok vyžaduje nízky vlnový rozdiel a efektívna apertúra by mala byť väčšia ako dvojnásobok priemeru dopadajúceho lúča, najlepšie 2,5-násobok;

· Tvar cieľového lúča a distribúcia intenzity môžu byť zachované len v určitom rozsahu vzdialenosti, zvyčajne polovičnej veľkosti bodu;

· Citlivé na priemer dopadajúceho svetla, stredovú polohu dopadajúceho svetla, uhol dopadu atď.

② Hlavné aplikácie generátora plochého lúča:

· Laserové spracovanie a úprava: mikrootvor, vŕtanie, zváranie, rezanie, značenie, korózia

· Medicína a krása

· Laserový displej

· Značenie a tlač.

2) Optický difuzér/homogenizátor

Homogenizátor lúča môže tiež vytvárať rôzne tvary a rovnomerné rozloženie energie (alebo špecifické rozloženie) svetelných škvŕn. Na rozdiel od generátora lúčov s plochým vrcholom, ktorý premieňa Gaussov zväzok na plošné rozdelenie, homogenizátor zväzku homogenizuje nerovnomerné a nepravidelne rozmiestnené miesta. Generátor plochého lúča pre jeden režim (M2< 1.3) Laser use, beam homogenizer for multi-mode laser homogenization effect is better.

Homogenizátory lúčov zvyčajne používajú "uhol difúzie" na charakterizáciu schopnosti divergencie kolimovaného lúča po prechode zariadením. Na dosiahnutie rôznych projekčných plôch je možné zvoliť šošovky rôznych ohniskových vzdialeností.

①Použitie vlastností lúčového homogenizátora:

· Necitlivé na vertikálne umiestnenie a bočnú odchýlku;

· Odchýlka uhla dopadu povedie k miernemu zvýšeniu v nultom ráde;

· Necitlivé na veľkosť a polarizáciu dopadajúceho svetla; Žiadne špeciálne požiadavky na kvalitu optických komponentov;

· Homogenizačný efekt jednovidového lasera s malým M2 nie je dobrý a sú tam interferenčné prúžky, ale okraj vzoru je jasný; Homogenizačný efekt multimódového lasera s veľkou M2 je veľmi dobrý, ale okraj je mierne rozmazaný.

Obr. Homogenizačný účinok lúčového homogenizátora na jednomódový (vľavo) a multimódový (vpravo) laser

Pre požiadavky na homogenizáciu lasera s jedným režimom sa vo všeobecnosti odporúča použiť plochý generátor v prípade, že nie je možné použiť generátor s plochým vrcholom (napríklad bod M2 je malý, ale rozloženie intenzity je nepravidelné).

②Hlavné aplikácie homogenizátora lúča:

· Homogenizácia a tvarovanie intenzity laserového svetla

· Spracovanie a úprava: vŕtanie, tavenie, značenie, značenie, zváranie

· Lekárska krása

· Tvarovanie lúča excimerového lasera

· Potlačenie tepelných škvŕn

Kontaktné informácie:

Ak máte nejaké nápady, neváhajte sa s nami porozprávať. Bez ohľadu na to, kde sú naši zákazníci a aké sú naše požiadavky, budeme nasledovať náš cieľ poskytovať našim zákazníkom vysokú kvalitu, nízke ceny a najlepšie služby.