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維爾克斯光電代理HoLoor 高斯光整平頂光元件 高斯激光整平頂 高斯光整平頂光DOE。高斯光整平頂光元件是常用的衍射光學(xué)元件（DOE）之一，其作用是獲得高度均勻、邊界陡峭，同時具有特定形狀的平頂光斑，光斑尺寸一般在幾微米到幾十微米的范圍。通過高斯光整平頂光元件整形之后的激光光斑具有均勻性高，邊界陡峭的特點(diǎn)，且光斑大小形狀可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制。

典型的平頂光整形系統(tǒng)由一個激光器，一個平頂光整形元件和一個聚焦鏡組成，如下圖所示。光束整形元件的使用對入射光有較高要求，M2越小越好，通常要求M2小于的單模激光，如果M2變大，則平頂效果隨之變差，即平頂光斑的均勻性變差且邊界陡峭性變差。在這種情況下，需要引入光闌和準(zhǔn)直系統(tǒng)，或空間濾波器(spatial filter)對入射激光進(jìn)行處理。

高斯光整平頂光元件對入射的高斯光束進(jìn)行相位調(diào)制而在聚焦鏡的近焦平面上得到想得到的平頂光斑，需要強(qiáng)調(diào)的是平頂光斑并不是聚焦鏡的焦平面上獲得的，而是在距離焦平面僅有幾個um的平面上，因此安裝光束整形器時需要進(jìn)行細(xì)致的三維調(diào)節(jié)以獲得效果。Holoor還可以提供聚焦鏡和光束整形二合一的平凸激光光束整形DOE元件，英文名稱為Beam Shaper&lens。

Holoor高斯光整平頂光DOE的特點(diǎn)：

1. 非常高的平頂激光光斑質(zhì)量，高度均勻性、高光效、邊緣陡峭

2. 高能量閾值/高損傷閾值，適用于大功率激光器

3. 可選擇增透膜，使整體效率>95%

4. 覆蓋紫外到紅外的所有激光波段，193nm to ，包括1064nm，355nm

5. 幾百種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格供客戶挑選

高斯光整平頂光DOE的應(yīng)用

高斯光整平頂光元件的主要應(yīng)用是激光精細(xì)加工，例如激光打孔、切割、劃片和焊接。由于激光整形元件在微米級的尺度上能夠獲得高度均勻、邊緣陡峭的光斑，在激光加工中能夠得到非常的加工效果，消除熱效應(yīng)等因素的影響。

激光切割

激光焊接

激光劃線、激光劃片

有機(jī)薄膜處理，太陽能電池板切割，LED燈絲處理，聚合物薄膜切割等

激光鉆孔，激光燒蝕，激光熔融，激光快速成型，激光3D打印

高斯光整平頂光DOE的選型

在選擇高斯光整平頂光DOE之前，用戶需要確認(rèn)如下四個參數(shù)。每個激光整形器都是對一組特定的光學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)的，而且激光整形器對于參數(shù)的變化非常敏感，如果激光波長、入射光直徑、入射方向或工作距離發(fā)生變化，都會嚴(yán)重影響后平頂激光光斑的質(zhì)量。

1. 激光波長

2. 輸入光束直徑

3. 工作距離(Work Distance,簡稱WD)

4. 輸出光斑的形狀和大小，用戶希望獲得什么樣的平頂光斑

使用激光整形元件必須了解衍射極限的概念，衍射極限的定制如下：

其中 L:工作距離，λ:波長，D:輸入光束直徑的大小，M2:輸入激光的M2

如果用戶希望獲得更小的平頂光斑，則在使用激光整形元件是，需要首先對激光進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直，因?yàn)榇蠊獍邔?yīng)更小的衍射極限，激光整形元件能夠獲得的小光斑是衍射極限的倍。因而大的入射光束直徑可以獲得更小的光斑，同時對平頂光斑的糾錯能力也有提升。

高斯光整平頂光DOE需要準(zhǔn)直的入射光束，為了得到穩(wěn)定的平頂效果，一般是將元件放置在激光的束腰處，即便其有一定的發(fā)散角（小于1°），其平頂效果依然明顯。在使用過程中，如果DOE放置在距離束腰有一定的距離，則必須考慮入射光束的光斑大小和發(fā)散角，以得到入射到元件上的光斑大小，這樣的結(jié)果雖然也能達(dá)到平頂效果，但是其平頂光斑位置會發(fā)生改變。總之，的入射光控制更有利于達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)效果。

Holoor提供的與穩(wěn)態(tài)激光光束整形器(Stable Top Hat)

Holoor提供平頂光斑的兩種不同算法，平頂光斑(Top Hat)和穩(wěn)態(tài)平頂光斑(Stable Top Hat)。普通平頂光斑的尺寸為衍射極限的5倍。穩(wěn)態(tài)平頂光斑得到的小激光光斑直徑僅為衍射極限的倍，同時和普通平頂光斑相比具有更好的均勻性。

下圖為兩種算法的等效疊加——即與光斑大小相同，可以看出Holoor的維泰評定光束整形技術(shù)具有更陡峭的邊緣。

多波長高斯光整平頂光DOE

HoloOr還可提供高斯光整平頂光DOE。標(biāo)準(zhǔn)的光束整形器是為某一特定的波長進(jìn)行了優(yōu)化，換成其他波長會影響光束整形的效果。如果用戶需要應(yīng)用多個波長,多色/多波長光束整形器通常將是一個更好的解決方案。多色/多波長光束整形器具有適合寬波長范圍的優(yōu)點(diǎn),在某些情況下其成本也更低。然而, 多波長光束整形器對于光斑大小和形狀控制性稍差。

光束整形器和多波長光束整形器對比

高斯光整平頂光DOE的安裝

高斯光整平頂光DOE可以和振鏡系統(tǒng)配合使用，在安裝前需準(zhǔn)備好振鏡系統(tǒng)和安裝光束整形鏡的鏡架，鏡架具備六維調(diào)節(jié)的功能，包括XYZ軸平移、旋轉(zhuǎn)和傾斜。

高斯光整平頂光DOE的安裝一般需遵循如下步驟：

步，將激光器發(fā)射的激光擴(kuò)束準(zhǔn)直，使得擴(kuò)束準(zhǔn)直后的光斑直徑滿足光束整形DOE對入射激光的要求。

步，常規(guī)光學(xué)調(diào)整使得振鏡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其常規(guī)功能。

第三步，將光束整形元件置于擴(kuò)束準(zhǔn)直鏡與振鏡入口之間，位置由用戶自行選擇。激光通過元件后在數(shù)米的距離內(nèi)發(fā)散角不發(fā)生改變。

第四步，不開光情況下粗調(diào)元件的位置使得元件中心與光軸重合。

第五步，佩戴激光防護(hù)鏡，打開激光，將激光照射到一張A4白紙上，調(diào)節(jié)激光器功率直到佩戴護(hù)目鏡情況下光斑可見為止。有條件的客戶請使用微米級光斑分析儀來進(jìn)行調(diào)試。

第六步，佩戴激光防護(hù)鏡，將A4白紙放置在元件后方，仔細(xì)觀察可以在白紙上觀察到元件中心圖形的投影。例如，可獲得正方形平頂光束的元件其投影即為正方形，可獲得圓形平頂光束的元件其投影即為圓形。根據(jù)投影的位置細(xì)調(diào)元件位置使得元件中心與光軸重合。對于可獲得圓形平頂光束的元件，其投影為圓形與光束形狀一致，因此無需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。對于其它元件，還需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。

第七步，元件調(diào)節(jié)完畢后將其固定。

第八步，增加激光功率并進(jìn)行打樣。在場鏡的焦點(diǎn)附近會出現(xiàn)平頂光效果。為了快速找到平頂光位置，建議用戶安裝Z軸自動調(diào)節(jié)平臺，在焦點(diǎn)前后設(shè)置不同的焦點(diǎn)數(shù)值，自動進(jìn)行打樣，而后在顯微鏡下觀察。