Ali poznate klasifikacijo DOE laserjev? (1. del)

Laserji z difrakcijskimi optičnimi elementi (DOE). je nov optični element, ki se v zadnjih letih močno razvija. DOE običajno uporablja postopek mikro-nano jedkanja za oblikovanje dvodimenzionalne porazdelitve uklonskih elementov, pri čemer ima lahko vsak uklonski element specifično morfologijo, lomni količnik itd., da se natančno regulira fazna porazdelitev laserske valovne fronte. Laser je po prehodu skozi vsako difrakcijsko enoto difragiral in interferiral na določeni razdalji (običajno neskončnost ali goriščna ravnina leče), pri čemer je nastala posebna porazdelitev jakosti svetlobe.

Slika 1: A) shematska uporaba uklonskih optičnih elementov; B) Oris; C) Shema mikrostrukture površine

Po pojavu difrakcijskih optičnih elementov v visokozmogljivem laserju, laserski obdelavi, laserskem zdravljenju, mikroskopskem slikanju, LiDAR, osvetlitvi s strukturirano svetlobo, laserskem zaslonu in drugih področjih, ki kažejo velik potencial uporabe, so njegove prednosti predvsem:

1) Visoka učinkovitost. Natančno zasnovana struktura difrakcijske enote lahko zagotovi, da se skoraj 100 odstotkov laserske energije projicira na zahtevani vzorec, učinkovitost pa je veliko višja od učinkovitosti mask in drugih sredstev.

2) Enostaven za uporabo. Difrakcijski optični elementi imajo zelo majhno velikost in težo in se lahko uporabljajo, ko so vstavljeni v optično pot. V večini primerov se lahko uporablja s standardnimi lečami, poljskimi zrcali, mikroskopskimi objektivi itd.

3) Prilagodljivost. Zahvaljujoč hitremu razvoju tehnologije mikro in nano obdelave je mogoče DOE prilagoditi različnim laserjem ali različnim porazdelitvam intenzitete/faze ciljne svetlobe. Hkrati je struktura svetlobne poti aplikacije DOE zelo preprosta in z različnimi lečami je mogoče doseči svetlobne točke različnih geometrijskih velikosti.

Ker gre za novo vrsto optične naprave, je treba pri izbiri/uporabi difrakcijskih optičnih elementov razumeti njene značilnosti.

2. osnovne principe izbire difrakcijskih optičnih elementov

Glede na različne uporabe lahko DOE običajno razdelimo na oblikovanje žarkov, cepljenje žarkov, strukturirano svetlobo, več fokusov, drugo posebno ustvarjanje žarkov itd. Vsaka kategorija ima drugačna načela, obliko in značilnosti uporabe. Na splošno je treba upoštevati naslednja načela, preden se odločite za uporabo komponent DOE:

1) Žarek, ki ga ustvari difrakcijski optični element, ne more kršiti zakona o širjenju svetlobe; Specifična porazdelitev jakosti svetlobe, ki jo ustvari, lahko obstaja samo znotraj določene globinske ostrine. Zato pri uporabi zahtevana topografija točke, velikost, delovna razdalja, globinska ostrina itd. včasih ne morejo biti obe in je treba narediti kompromise;

2) Difrakcijski optični elementi so običajno zasnovani glede na valovno dolžino laserja, odprtino žarka, način žarka (M2) in porazdelitev intenzivnosti bližnjega polja, zato je treba te parametre pred izbiro natančneje izmeriti. Neusklajenost med parametri uporabe in parametri oblikovanja bo povzročila slab učinek uporabe ali celo neuporabljenost;

3) Difrakcijski optični elementi so občutljivi na kot vpadne svetlobe in zahtevajo boljšo natančnost in stabilnost prilagoditve optične poti;

4) Večina difrakcijskih optičnih elementov natančno uravnava fazo valovne fronte vpadnega laserja, zato morajo druge komponente v optični poti, kot so inverzna/transmisijska leča, leča itd., uporabljati naprave z visoko natančnostjo in nizko valovno razliko, sicer to bo vplivalo na končni učinek;

5) Tako kot pri običajnih transmisijskih optičnih elementih so lahko difrakcijski optični elementi glede na zahteve glede različnih valovnih dolžin in intenzitete laserja izdelani iz kremena, stekla, draguljev, plastike in smol, ZnSe in drugih infrardečih materialov, lahko pa so tudi prevlečeni z antirefleksna folija.

3. Element za oblikovanje žarka

Oblikovanje žarka z DOE lahko doseže določeno obliko točke (kvadrat, mnogokotnik, trak, obroč in krog itd.) in porazdelitev energije (kot je ravni vrh, Gaussov, obroč, M-tip itd.) na delovni površini.

1) Generator cilindrov

Porazdelitev z ravnim vrhom se uporablja v različnih prizorih, kot so laserska medicinska lepota, laserska obdelava, površinska obdelava itd. Generatorji žarka z ravnim vrhom lahko transformirajo laserje z enim prečnim načinom (Gaussova porazdelitev, M2< 1.3) Transform into a circular, square, strip, and other uniform light intensity and clear edge distribution.

① Funkcije generatorja snopa z ravnim vrhom:

· Primerno za enojni prečni Gaussov žarek, M2 < 1,3;

· Generator z ravnim vrhom ima najboljši učinek, če je nameščen na pasu Gaussovega žarka;

· Generator z ravnim vrhom ne more proizvesti madežev z merilom, ki je manjši od uklonske meje, običajno 1,5 do 5-kratne uklonske meje;

· Ko je v uporabi generator z ravnim vrhom, optični element zahteva majhno valovno razliko, efektivna odprtina pa mora biti več kot dvakratni premer pasu vpadnega žarka, po možnosti 2,5-krat;

· Obliko ciljnega žarka in porazdelitev intenzivnosti je mogoče ohraniti le znotraj določenega razpona razdalje, običajno polovice velikosti točke;

· Občutljivo na premer vpadne svetlobe, položaj središča vpadne svetlobe, vpadni kot itd.

② Glavne uporabe generatorja snopa z ravnim vrhom:

· Laserska obdelava in obdelava: mikroluknje, vrtanje, varjenje, rezanje, označevanje, korozija

· Medicina in lepota

· Laserski zaslon

· Označevanje in tiskanje.

2) Optični difuzor/homogenizator

Homogenizator žarka lahko proizvede tudi različne oblike in enakomerno porazdelitev energije (ali specifično porazdelitev) svetlobnih točk. Za razliko od generatorja snopa z ravnim vrhom, ki spremeni Gaussov žarek v porazdelitev z ravnim vrhom, homogenizator snopa homogenizira neenotne in neenakomerno razporejene lise. Generator žarka z ravnim vrhom za enojni način (M2< 1.3) Laser use, beam homogenizer for multi-mode laser homogenization effect is better.

Homogenizatorji žarka običajno uporabljajo "difuzijski kot" za karakterizacijo divergenčne sposobnosti kolimiranega žarka po prehodu skozi napravo. Za doseganje različnih projekcijskih območij lahko izberete leče različnih goriščnic.

①Uporabite značilnosti homogenizatorja žarka:

· Neobčutljiv na navpično postavitev in bočno odstopanje;

· Odstopanje vpadnega kota bo povzročilo rahlo povečanje v ničelnem redu;

· Neobčutljiv na velikost in polarizacijo vpadne svetlobe; Ni posebnih zahtev glede kakovosti optičnih komponent;

· Učinek homogenizacije enomodnega laserja z majhnim M2 ni dober in obstajajo interferenčne obrobe, vendar je rob vzorca jasen; Učinek homogenizacije večmodnega laserja z velikim M2 je zelo dober, vendar je rob rahlo zabrisan.

FIG. Homogenizirajoči učinek homogenizatorja žarka na enomodni (levo) in večmodni (desno) laser

Za zahteve po homogenizaciji enomodnega laserja je na splošno priporočljiva uporaba generatorja z ravnim vrhom, v primeru, da generatorja z ravnim vrhom ni mogoče uporabiti (na primer točka M2 je majhna, vendar je porazdelitev intenzivnosti nepravilna).

②Glavne uporabe homogenizatorja žarkov:

· Homogenizacija in oblikovanje jakosti laserske svetlobe

· Obdelava in obdelava: vrtanje, taljenje, označevanje, označevanje, varjenje

· Medicinska lepota

· Oblikovanje žarka excimer laserja

· Zatiranje toplotnih madežev

Kontaktni podatki:

Če imate kakršne koli ideje, se obrnite na nas. Ne glede na to, kje so naše stranke in kakšne so naše zahteve, bomo sledili svojemu cilju, da našim strankam zagotovimo visoko kakovost, nizke cene in najboljšo storitev.