激光分束鏡的原理，多光點分光鏡的原理、分離角和雜散光分析

分束鏡在光纖耦合中的應用，光纖通信分光鏡（7,19,37光點），用于打孔的分束鏡，鉆孔分光鏡DOE

一、Holoor激光打孔：衍射光學分束鏡的優勢

現代許多的應用方案中，都需要有穿孔的薄板材料，這些小孔的直徑從10微米到100微米量級。在包裝行業中，有孔的塑料、金屬板、紙盒或金屬箔可以起到一些的作用。過濾器中的微孔可過濾香煙，管道中的孔利于液體或氣體排放，以及汽車安全氣囊金屬板的預弱化。

激光打孔的基本配置包括脈沖激光、透鏡、可移動的反射鏡、旋轉控制。每一次激光脈沖可在材料上產生一個孔洞。在激光脈沖的間隔，薄板材料可以移動或調整鏡片角度來改變激光光束的方向。激光打孔提供高速和準確的定位，材料上不留下任何痕跡，在許多工業應用上，它正在取代機械打孔機。

激光打孔產出均勻的孔設計

激光打孔系統在達到高生產量的同時，還能保持穩定的足軌跡，并在一個節點上生產出和干凈的孔。這套系統的性能通?？梢酝ㄟ^一個單獨的衍射光學分束鏡，而很容易地進行參數調整。對于一些應用方案來說，這一點尤其適用，因為系統通常需要在一個薄層中燃出大量的孔洞。

工作原理

衍射光學分束鏡將主光束復制分成所要求的光束數量，這些光束通過的角度，投射到一維或二維的陣列中。每個重復光束的輸出直徑等于輸入直徑(如下圖)。

光束分束鏡使同一部件上的多個位置同時打孔，并能在各點之間達到非常的距離。這些位置的位置是嚴格對齊的。這種具有成本效益的DOE元件提供了更快的加工速度和更好的對齊方式，并且常常消除了移動x– y位置的需要。

光束分束鏡在正入射角輸入一束平行光束，并以不同的角度產生許多準直光束。這些光束可以通過聚焦透鏡轉化為光。如果透鏡被放置靠近衍射元件，它可以聚焦所有的光束。在下圖中定義了兩點和三點式光束分束鏡的分離角

圖2：分離角的定義。

激光分束光學系統典型設置

典型的設置包括激光脈沖、衍射光學分束鏡或光學元件(DOE)、一個聚焦透鏡、一個可選的掩膜罩和轉動控制。

激光以固定的重復頻率產生脈沖，通過光束分束鏡產生了一系列穩定的激光光束。聚焦透鏡將這些光束轉變成焦點平面上的一個個光點。一個旋轉的加工臺上附著一層材料，它使得每個激光脈沖在特定位置穿孔。低強度的次級小光斑/光束可以被掩罩篩選消滅，加工過程中需要保持被打孔的薄層材料邊緣的干凈。

分光DOE鏡片特征：

衍射光學分光DOE鏡片有以下特點:

? 準確的角度分離，轉化為的孔節點或洞間距離。

? 固有對齊方式，所有的工作都是由一個光學元件表面上的一個衍射圖案完成。因此，角度分離并不依賴于兩個或多個分立元件的對準，無需特別對準。

? 高功率閾值。典型的元素由純熔融石英或高功率閾值ZnSe組成。

? 能量一致性好?？梢院芎玫目刂撇煌恻c之間的一致性(±1% 1×2和2×2分割)，我們也可以提供特定的能量分配設計（光點之間能量按設計分配）。

? 可選的基于“增大化現實"技術/ Ar涂層。這減少了反射率，提高了效率。

? 對x - y - z位移不敏感，即使光束分束鏡改變x - z位置，也會保持原來的位置不變。

? 可旋轉。產生的和分束鏡DOE一起旋轉。

分束鏡使用的注意事項

根據設計的不同，高達20%的能量將被分束到不需要的位置上，這些是高級次的衍射光，這些級次的光點能量大概為正常光點能量的5%到10%。光點的數量和角度取決于設計。用戶可以在購買之前聯系維爾克斯光電確認詳細參數。

分束可以配合一種金屬掩膜使用，金屬掩膜的作用就是阻擋不需要的光束，消除這些低能量點可能產生的任何影響。Holo /Or聯合維爾克斯光電公司可提供關于這些位置設計的信息。我們也提供抑制高衍射級次的分束鏡，這種設計的DOE讓高級次衍射光只有可忽略不計的能量(<0.5%的依賴于設計)。

圖3：典型的分束鏡激光加工設備結構，帶有金屬掩膜

高級次衍射的20%能量可能會對材料加熱，使材料的折射率隨溫度的升高而變化，光學的焦距也隨之變化。這種效應通常成為實質性的只有當光學元件的溫度達到80°C或更高。這些溫度通常只能通過*的激光來達到，或者是由于鏡片通風不好。解決這個問題有兩種:一是改善空氣中的通氣。二是設計光學在較高平衡溫度下運行良好。

分裂器對x - y - z位移是不敏感的，但對旋轉敏感。通常情況下，可以通過試錯法進行安裝，例如，用激光紙打點找到合適的角度，如果沒有對齊，就相應地旋轉部分。更好的是通過刻槽標記，這些可以用旋轉軸的大約0.1度的精度來制作。

分束鏡的主要參數：光束數量、總效率、角度精度、能量均勻性、0級衍射光能量、高級次光的能量，下面表格給出了不同分束光點時的一般數據。

對于重量和光點位置有固定要求的應用，我們可以提供一個單一的衍射元件——包含聚焦透鏡的光束分束鏡。

分束鏡在光纖耦合的應用

衍射分束鏡可用于從激光器到光纖束的有效耦合。

利用多斑可以均勻地將能量分配到纖維束的通道中，提高耦合效率。HOLO /OR聯合中國區代理商維爾克斯光電發布了7、19和37點DOE設計。

典型應用包括：:

光譜學

熒光顯微鏡

粒子檢測掃描

比色法

照明

一個典型的分束鏡光纖耦合裝置光學裝置包括一個多點和透鏡，如下圖：

光纖與六邊形分束鏡的耦合，具體產品選型請聯系維爾克斯光電的技術人員。