Знаете ли класификацията на DOE лазерите? (Част 1)

Лазери с дифракционни оптични елементи (DOE). е нов оптичен елемент, който се развива бурно през последните години. DOE обикновено използва процес на микро-нано ецване, за да формира двуизмерно разпределение на дифракционни елементи, като всеки дифракционен елемент може да има специфична морфология, индекс на пречупване и т.н., за фино регулиране на фазовото разпределение на фронта на лазерната вълна. Лазерът се дифрагира след преминаване през всяка дифракционна единица и се намесва на определено разстояние (обикновено безкрайност или фокалната равнина на лещата), образувайки специфично разпределение на интензитета на светлината.

Фигура 1: А) схематично използване на дифракционни оптични елементи; Б) Очертание; C) Схема на микроструктурата на повърхността

След появата на дифракционни оптични елементи в лазер с висока мощност, лазерна обработка, лазерно медицинско лечение, микроскопични изображения, LiDAR, структурирано светлинно осветление, лазерен дисплей и други области, които показват огромен потенциал за приложение, неговите предимства са главно:

1) Висока ефективност. Прецизно проектираната структура на дифракционния модул може да гарантира, че почти 100 процента от лазерната енергия се проектира върху необходимия модел, а ефективността е много по-висока от тази на маските и други средства.

2) Лесен за използване. Дифракционните оптични елементи имат много малък размер и тегло и могат да се използват, когато се поставят в оптичния път. В повечето случаи може да се използва със стандартни лещи, полеви огледала, микроскопични обективи и др.

3) Гъвкавост. Благодарение на бързото развитие на технологията за микро и нано обработка, DOE може да бъде персонализиран за различни лазери или различни разпределения на интензитета/фазите на целевата светлина. В същото време структурата на светлинния път на приложението DOE е много проста и могат да се използват различни лещи за постигане на светлинни петна с различни геометрични размери.

Като нов тип оптично устройство е необходимо да се разберат неговите характеристики при избора/използването на дифракционни оптични елементи.

2. основните принципи на избор на дифракционни оптични елементи

Според различните употреби, DOE обикновено може да се раздели на оформяне на лъч, разделяне на лъч, структурирана светлина, мулти-фокус, друго специално генериране на лъч и т.н. Всяка категория има различни принципи, дизайн и характеристики на приложение. Като цяло трябва да се отбележат следните принципи, преди да изберете да използвате компоненти на DOE:

1) Лъчът, генериран от дифракционния оптичен елемент, не може да наруши закона за разпространение на светлината; Конструираното от него специфично разпределение на интензитета на светлината може да съществува само в рамките на определена дълбочина на полето. Следователно, когато се използва, необходимата топография на място, размер, работно разстояние, дълбочина на рязкост и т.н. понякога не могат да бъдат и двете и трябва да се правят компромиси;

2) Дифракционните оптични елементи обикновено се проектират според дължината на вълната на лазера, апертурата на лъча, режима на лъча (M2) и разпределението на интензитета на близкото поле, така че тези параметри трябва да бъдат измерени по-точно преди избора. Несъответствието между параметрите на употреба и проектните параметри ще доведе до слаб ефект на употреба или дори неизползване;

3) Дифракционните оптични елементи са чувствителни към ъгъла на падаща светлина и изискват по-добра точност и стабилност на настройката на оптичния път;

4) Повечето дифракционни оптични елементи прецизно регулират фазата на вълновия фронт на падащия лазер, така че други компоненти в оптичния път, като обратна/пропускаща леща, леща и т.н., трябва да използват устройства с висока точност и ниска вълнова разлика, в противен случай, това ще повлияе на крайния ефект;

5) Както при конвенционалните предавателни оптични елементи, в съответствие с изискванията за различни дължини на вълните и интензитет на лазера, дифракционните оптични елементи могат да бъдат направени от кварц, стъкло, скъпоценни камъни, пластмаси и смоли, ZnSe и други инфрачервени материали и могат също да бъдат покрити с антирефлексно фолио.

3. Елемент за оформяне на лъч

Оформянето на лъча с DOE може да постигне определената форма на място (квадрат, многоъгълник, лента, пръстен и кръг и т.н.) и разпределение на енергията (като плосък връх, Гаус, пръстен, М-тип и т.н.) върху работната повърхност.

1) Генератор на цилиндри

Разпределението с плосък връх се използва в различни сцени като лазерна медицинска красота, лазерна обработка, обработка на повърхности и др. Генераторите на лъч с плосък връх могат да трансформират лазери с единичен напречен режим (разпределение на Гаус, M2< 1.3) Transform into a circular, square, strip, and other uniform light intensity and clear edge distribution.

① Характеристики на генератора на лъчи с плосък връх:

· Подходящ за единичен напречен модов гаусов лъч, M2 < 1.3;

· Генераторът с плосък връх има най-добър ефект, когато се постави върху талията на гаусовия лъч;

· Генераторът с плосък връх не може да произведе петна с мащаб, по-малък от границата на дифракция, обикновено 1,5 до 5 пъти границата на дифракция;

· Когато се използва генератор с плосък връх, оптичният елемент изисква ниска вълнова разлика и ефективната апертура трябва да бъде повече от два пъти диаметъра на талията на падащия лъч, за предпочитане 2,5 пъти;

· Формата на целевия лъч и разпределението на интензитета могат да се поддържат само в рамките на определен диапазон на разстояние, обикновено половината от размера на петното;

· Чувствителен към диаметър на падаща светлина, централна позиция на падаща светлина, ъгъл на падане и др.

② Основни приложения на генератор на лъчи с плосък връх:

· Лазерна обработка и обработка: микродупки, пробиване, заваряване, рязане, маркиране, корозия

· Медицина и красота

· Лазерен дисплей

· Маркиране и печат.

2) Оптичен дифузер/хомогенизатор

Хомогенизаторът на лъча може също така да произвежда различни форми и равномерно разпределение на енергията (или специфично разпределение) на светлинни петна. За разлика от генератора на лъчи с плосък връх, който превръща лъча на Гаус в разпределение с плосък връх, хомогенизаторът на лъчи хомогенизира нееднородните и неправилно разпределени петна. Генератор на лъч с плосък връх за единичен режим (M2< 1.3) Laser use, beam homogenizer for multi-mode laser homogenization effect is better.

Хомогенизаторите на лъча обикновено използват "ъгъла на дифузия", за да характеризират способността за дивергенция на колимирания лъч след преминаване през устройството. Могат да се избират лещи с различни фокусни разстояния, за да се постигнат различни зони на прожектиране.

①Използвайте характеристиките на хомогенизатора на лъча:

· Нечувствителен към вертикално разположение и странично отклонение;

· Отклонението на ъгъла на падане ще доведе до леко увеличение в нулев порядък;

· Нечувствителен към размера и поляризацията на падащата светлина; Без специални изисквания към качеството на оптичните компоненти;

· Ефектът на хомогенизиране на едномодов лазер с малък M2 не е добър и има интерферентни ивици, но ръбът на модела е ясен; Ефектът на хомогенизиране на многомодов лазер с голямо M2 е много добър, но ръбът е леко замъглен.

Фиг. Хомогенизиращ ефект на хомогенизатора на лъча върху едномодов (вляво) и многомодов (вдясно) лазер

За изискванията за едномодова лазерна хомогенизация обикновено се препоръчва използването на генератор с плосък връх, в случай че генераторът с плосък връх не може да се използва (като точката M2 е малка, но разпределението на интензитета е неправилно).

②Основни приложения на хомогенизатора на лъча:

· Хомогенизиране и оформяне на интензитета на лазерната светлина

· Обработка и обработка: пробиване, топене, маркиране, маркиране, заваряване

· Медицинска красота

· Оформяне на лъч на ексимерен лазер

· Потискане на топлинните петна

Информация за връзка:

Ако имате някакви идеи, не се колебайте да говорите с нас. Без значение къде са нашите клиенти и какви са нашите изисквания, ние ще следваме нашата цел да предоставим на нашите клиенти високо качество, ниски цени и най-доброто обслужване.