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光束整形元件 高斯平頂光束轉(zhuǎn)換器 平頂光束整形器 平頂光斑整形
- 這真不是您需要的產(chǎn)品?
- 品 牌:
- Holo/Or
- 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1.3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,需要引入光闌和準直系統(tǒng),或空間濾波器(spatial filter)對入射激光進行處理。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。
光束整形元件是最常用的衍射光學元件(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。通過光束整形器整形之后的激光光斑具有均勻性高,邊界陡峭的特點,且光斑大小形狀可以根據(jù)客戶需求進行定制。
光束整形元件對入射的高斯光束進行相位調(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行細致的三維調(diào)節(jié)以獲得最佳效果。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光束整形元件的特點:
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 10.6um,包括1064nm,355nm
5. 幾百種標準規(guī)格供客戶挑選
光束整形元件的應用
光束整形DOE的主要應用是激光精細加工,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精密的加工效果,消除熱效應等因素的影響。
激光切割
激光焊接
激光劃線、激光劃片
有機薄膜處理,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
光束整形元件的選型
在選擇光束整形元件之前,用戶需要首選確認如下四個參數(shù)。每個激光整形器都是對一組特定的光學參數(shù)設計的,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,都會嚴重影響最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,需要首先對激光進行擴束準直,因為大光斑對應更小的衍射極限,激光整形元件能夠獲得的最小光斑是衍射極限的1.5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。
光束整形元件需要準直的入射光束,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,這樣的結果雖然也能達到平頂效果,但是其平頂光斑位置會發(fā)生改變??傊?,精準的入射光控制更有利于達到預定的設計效果。
Holoor獨家提供的與穩(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)平頂光斑得到的最小激光光斑直徑僅為衍射極限的1.5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獨家專利的維泰評定光束整形技術具有更陡峭的邊緣。
多波長光束整形元件
HoloOr還可提供光束整形元件。標準的光束整形器是為某一特定的波長進行了優(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,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精確性稍差。
光束整形器和多波長光束整形器對比
類型 標準 多色的
波長的依賴 是的 沒有
材料 熔融石英,ZnSe,塑料 熔融石英、光學玻璃
平頂光斑的形狀 任何 圓形,正方形,長方形,線
效率 > 95% > 95%
均勻性 一般< 5% 一般< 10%
平頂光斑的大小 非常精確的 精確的
平頂光斑的形狀 非常準確的 準確的
平頂光斑品質(zhì)因數(shù) 取決于波長 與波長成正比
平頂光斑擴散角 與波長成正比 折光率成正比
光束整形元件的安裝
光束整形元件可以和振鏡系統(tǒng)配合使用,在安裝前需準備好振鏡系統(tǒng)和安裝光束整形鏡的鏡架,鏡架最好具備六維調(diào)節(jié)的功能,包括XYZ軸平移、旋轉(zhuǎn)和傾斜。
光束整形元件的安裝一般需遵循如下步驟:
第一步,將激光器發(fā)射的激光擴束準直,使得擴束準直后的光斑直徑滿足光束整形DOE對入射激光的要求。
第二步,常規(guī)光學調(diào)整使得振鏡系統(tǒng)實現(xiàn)其常規(guī)功能。
第三步,將光束整形元件置于擴束準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行調(diào)試。
第六步,佩戴激光防護鏡,將A4白紙放置在元件后方,仔細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)投影的位置細調(diào)元件位置使得元件中心與光軸完全重合。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,因此無需進行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。對于其它元件,還需進行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。
第七步,元件調(diào)節(jié)完畢后將其固定。
第八步,增加激光功率并進行打樣。在場鏡的焦點附近會出現(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,在焦點前后設置不同的焦點數(shù)值,自動進行打樣,而后在顯微鏡下觀察。
Holoor平頂光束整形DOE的標準規(guī)格
1)1064nm,工作距離100mm
型號 激光波長[nm] 光束直徑
[mm] 角度
[mrad] 激光光斑尺寸[um] 透鏡尺寸
DOE [mm] 激光
光斑形狀
ST-238-I-Y-A 1064 10 0.2 20 25.4 正方形
ST-241-I-Y-A 1064 10 0.2 20 25.4 圓形
ST-276-I-Y-A 1064 10 0.21 21 25.4 直線
ST-278-I-Y-A 1064 9 0.23 23 25.4 直線
ST-237-I-Y-A 1064 9 0.23 23 25.4 圓形
ST-236-I-Y-A 1064 9 0.23 23 25.4 正方形
ST-235-I-Y-A 1064 8 0.26 26 25.4 正方形
ST-240-I-Y-A 1064 8 0.26 26 25.4 圓形
ST-275-I-Y-A 1064 8 0.26 26 25.4 直線
ST-303-I-Y-A 1064 7.5 0.28 28 25.4 圓形
ST-230-I-Y-A 1064 7 0.29 29 20 圓形
ST-277-I-Y-A 1064 7 0.3 30 25.4 直線
ST-234-I-Y-A 1064 7 0.3 30 25.4 正方形
ST-282-I-Y-A 1064 6 0.34 34 25.4 正方形
ST-281-I-Y-A 1064 6 0.34 34 25.4 直線
ST-286-I-Y-A 1064 12 0.35x2.70 35.0x270.0 25.4 長方形
ST-287-I-Y-A 1064 12 0.35x2.99 35.5x299.0 25.4 長方形
ST-239-I-Y-A 1064 6 0.35 35 25.4 圓形
ST-279-I-Y-A 1064 12 0.36x3.00 36.0x300.0 25.4 長方形
ST-284-I-Y-A 1064 12 0.36x2.10 36.0x210.0 25.4 長方形
ST-283-I-Y-A 1064 12 0.36x1.80 36.0x180.0 25.4 長方形
ST-262-I-Y-A 1064 12 0.36x2.10 36.0x210.0 25.4 長方形
TH-257-I-Y-A 1064 12 0.36x5.39 36.0x539.0 25.4 長方形
ST-264-I-Y-A 1064 12 0.36x2.69 36.5x269.0 25.4 長方形
ST-261-I-Y-A 1064 12 0.36x1.78 35.8x178.0 25.4 長方形
ST-288-I-Y-A 1064 12 0.36x3.30 36.0x330.0 25.4 長方形
ST-280-I-Y-A 1064 12 0.36x3.30 36.5x330.0 25.4 長方形
ST-263-I-Y-A 1064 12 0.36x2.39 36.0x239.0 25.4 長方形
ST-285-I-Y-A 1064 12 0.36x2.40 36.0x240.0 25.4 長方形
ST-265-I-Y-A 1064 12 0.37x2.09 37.2x209.1 25.4 長方形
ST-266-I-Y-A 1064 12 0.37x2.40 36.9x239.5 25.4 長方形
ST-301-I-Y-A 1064 5.7 0.37 37 12.5 圓形
ST-299-I-Y-A 1064 5.7 0.4 40 11 圓形
TH-256-I-Y-A 1064 12 0.40x4.79 40.0x479.0 25.4 長方形
ST-222-I-Y-A 1064 5 0.41 41 25.4 圓形
ST-270-I-Y-A 1064 5 0.43 43 11 直線
ST-221-I-Y-A 1064 4.7 0.44 44 25.4 圓形
ST-296-I-Y-A 1064 4.5 0.46 46 11 直線
ST-225-I-Y-A 1064 4.5 0.47 47 25.4 正方形
ST-298-I-Y-A 1064 4.5 0.47 47 11 圓形
ST-302-I-Y-A 1064 5.7 0.48 48 12.5 圓形
TH-258-I-Y-A 1064 10 0.48 48 25.4 正方形
ST-300-I-Y-A 1064 5.7 0.49 49 11 圓形
TH-239-I-Y-A 1064 4.7 0.51 51 12.5 直線
ST-269-I-Y-A 1064 4 0.52 52 11 直線
ST-219-I-Y-A 1064 4 0.52 52 11 圓形
ST-273-I-Y-A 1064 5 0.52 52 25.4 圓形
ST-220-I-Y-A 1064 4 0.53 53 11 正方形
TH-105-I-Y-A 1064 7.5 0.54 54 25.4 圓形
PT-001-I-Y-A 1064 6 0.56 56 30 正方形
ST-295-I-Y-A 1064 3.5 0.59 59 11 直線
ST-289-I-Y-A 1064 3.5 0.6 60 11 圓形
ST-207-I-Y-A 1064 10 0.6 60 25.4 圓形
ST-290-I-Y-A 1064 3.5 0.6 60 11 正方形
TH-253-I-Y-A 1064 12 0.65x2.97 65.0x297.0 25.4 長方形
ST-293-I-Y-A 1064 3 0.68 68 11 正方形
ST-260-I-Y-A 1064 3 0.69 69 11 圓形
ST-268-I-Y-A 1064 3 0.69 69 11 直線
TH-249-I-Y-A 1064 3.2 0.74 74 12.5 直線
ST-292-I-Y-A 1064 2.5 0.81 81 11 正方形
TH-254-I-Y-A 1064 12 0.81x2.36 81.0x236.0 25.4 長方形
ST-294-I-Y-A 1064 2.5 0.83 83 11 直線
ST-297-I-Y-A 1064 2.5 0.84 84 11 圓形
ST-272-I-Y-A 1064 3 0.87 87 11 圓形
TH-215-I-Y-A 1064 6 1 100 25.4 圓形
ST-212-I-Y-A 1064 7 1 100 20 正方形
ST-291-I-Y-A 1064 2 1.02 102 11 正方形
ST-259-I-Y-A 1064 2 1.04 104 11 圓形
ST-267-I-Y-A 1064 2 1.04 104 11 直線
TH-255-I-Y-A 1064 12 1.10x1.77 110.0x177.0 25.4 長方形
ST-271-I-Y-A 1064 2 1.3 130 11 圓形
ST-314-I-Y-A 1064 1.5 1.39 139 11 圓形
ST-315-I-Y-A 1064 1.5 1.39 139 11 正方形
ST-313-I-Y-A 1064 1.5 1.39 139 11 直線
TH-260-I-Y-A 1064 6 1.71 171 25.4 正方形
ST-312-I-Y-A 1064 1 2.08 208 11 直線
ST-308-I-Y-A 1064 1 2.08 208 11 正方形
ST-307-I-Y-A 1064 1 2.08 208 11 圓形
TH-002-I-Y-A 1064 12 2.4 240 27.94 正方形
ST-206-I-Y-A 1064 10 2.7 270 25.4 直線
ST-223-I-Y-A 1064 6 3 300 25.4 直線
TH-259-I-Y-A 1064 6 3.19 319 25.4 正方形
TH-221-I-Y-A 1064 2.2 3.2 320 11 正方形
PT-005-I-N-A 1064 5 3.29 329 25.4 圓形
PT-005-I-Y-A 1064 5 3.29 329 25.4 圓形
ST-258-I-Y-A 1064 10 3.9 390 25.4 直線
TH-246-I-Y-A 1064 6 4.2 420 25.4 圓形
TH-248-I-Y-A 1064 5 5.60x0.94 560.0x94.0 25.4 長方形
TH-238-I-Y-A 1064 3 6 600 11 圓形
TH-220-I-Y-A 1064 1.125 6.2 620 11 正方形
ST-231-I-Y-A 1064 3 8.7 870 11 直線
TH-228-I-Y-A 1064 3 10 1000 11 圓形
ST-229-I-Y-A 1064 4 12 1200 11 正方形
TH-227-I-Y-A 1064 3 13.3 1330 11 圓形
TH-015-I-Y-A 1064 5.1 14.5 1450 25.4 直線
TH-013-I-Y-A 1064 7 17.5 1750 25.4 正方形
ST-232-I-Y-A 1064 3 17.67 1767 11 直線
TH-252-I-Y-A 1064 6 20 2000.1 25.4 圓形
PT-003-I-Y-A 1064 3.2 22.77 2277.1 12.7x12.7 直線
PT-006-I-Y-A 1064 2 40.30x57.10 4030.5x5711.6 12.7 橢圓形
PT-002-I-Y-A 1064 7.5 45.18x2.64 4518.8x264.0 40x40 長方形
2)355nm,工作距離100mm
型號 激光波長[nm] 光束直徑
[mm] 角度
[mrad] 激光光斑尺寸[um] 透鏡尺寸
DOE [mm] 激光
光斑形狀
ST-241-U-Y-A 355 10 0.068 6.8 25.4 圓形
ST-238-U-Y-A 355 10 0.068 6.8 25.4 正方形
ST-276-U-Y-A 355 10 0.069 6.9 25.4 直線
ST-236-U-Y-A 355 9 0.076 7.6 25.4 正方形
ST-278-U-Y-A 355 9 0.077 7.7 25.4 直線
ST-237-U-Y-A 355 9 0.077 7.7 25.4 圓形
ST-240-U-Y-A 355 8 0.086 8.6 25.4 圓形
ST-275-U-Y-A 355 8 0.087 8.7 25.4 直線
ST-235-U-Y-A 355 8 0.087 8.7 25.4 正方形
ST-303-U-Y-A 355 7.5 0.093 9.3 25.4 圓形
ST-230-U-Y-A 355 7 0.097 9.7 20 圓形
ST-234-U-Y-A 355 7 0.099 9.9 25.4 正方形
ST-277-U-Y-A 355 7 0.099 9.9 25.4 直線
ST-282-U-Y-A 355 6 0.11 11 25.4 正方形
ST-281-U-Y-A 355 6 0.11 11 25.4 直線
TH-257-U-Y-A 355 12 0.12x1.80 12.0x179.8 25.4 長方形
ST-239-U-Y-A 355 6 0.12 12 25.4 圓形
ST-301-U-Y-A 355 5.7 0.12 12 12.5 圓形
ST-299-U-Y-A 355 5.7 0.13 13 11 圓形
TH-256-U-Y-A 355 12 0.13x1.60 13.3x159.8 25.4 長方形
ST-222-U-Y-A 355 5 0.14 14 25.4 圓形
ST-270-U-Y-A 355 5 0.14 14 11 直線
ST-221-U-Y-A 355 4.7 0.15 15 25.4 圓形
ST-296-U-Y-A 355 4.5 0.15 15 11 直線
ST-302-U-Y-A 355 5.7 0.16 16 12.5 圓形
ST-300-U-Y-A 355 5.7 0.16 16 11 圓形
ST-298-U-Y-A 355 4.5 0.16 16 11 圓形
ST-225-U-Y-A 355 4.5 0.16 16 25.4 正方形
TH-258-U-N-A 355 10 0.16 16 25.4 正方形
TH-258-U-Y-A 355 10 0.16 16 25.4 正方形
ST-273-U-Y-A 355 5 0.17 17 25.4 圓形
TH-239-U-Y-A 355 4.7 0.17 17 12.5 直線
ST-269-U-Y-A 355 4 0.17 17 11 直線
ST-219-U-Y-A 355 4 0.17 17 11 圓形
TH-105-U-Y-A 355 7.5 0.18 18 25.4 圓形
ST-220-U-Y-A 355 4 0.18 18 11 正方形
ST-207-U-Y-A 355 10 0.2 20 25.4 圓形
ST-289-U-Y-A 355 3.5 0.2 20 11 圓形
ST-290-U-Y-A 355 3.5 0.2 20 11 正方形
ST-295-U-Y-A 355 3.5 0.2 20 11 直線
TH-253-U-Y-A 355 12 0.22x0.99 21.7x99.1 25.4 長方形
ST-293-U-Y-A 355 3 0.23 23 11 正方形
ST-268-U-Y-A 355 3 0.23 23 11 直線
ST-260-U-Y-A 355 3 0.23 23 11 圓形
TH-249-U-Y-A 355 3.2 0.25 25 12.5 直線
ST-292-U-Y-A 355 2.5 0.27 27 11 正方形
TH-254-U-Y-A 355 12 0.27x0.79 27.0x78.7 25.4 長方形
ST-294-U-Y-A 355 2.5 0.28 28 11 直線
ST-297-U-Y-A 355 2.5 0.28 28 11 圓形
ST-272-U-Y-A 355 3 0.29 29 11 圓形
TH-215-U-Y-A 355 6 0.33 33 25.4 圓形
ST-212-U-Y-A 355 7 0.33 33 20 正方形
ST-291-U-Y-A 355 2 0.34 34 11 正方形
ST-267-U-Y-A 355 2 0.35 35 11 直線
ST-259-U-Y-A 355 2 0.35 35 11 圓形
TH-255-U-Y-A 355 12 0.37x0.59 36.7x59.1 25.4 長方形
ST-271-U-Y-A 355 2 0.44 44 11 圓形
ST-315-U-Y-A 355 1.5 0.46 46 11 正方形
ST-313-U-Y-A 355 1.5 0.46 46 11 直線
ST-314-U-Y-A 355 1.5 0.46 46 11 圓形
PT-001-U-Y-A 355 6 0.57 57 30 正方形
TH-260-U-Y-A 355 6 0.57 57 25.4 正方形
ST-307-U-Y-A 355 1 0.69 69 11 圓形
ST-312-U-Y-A 355 1 0.7 70 11 直線
ST-308-U-Y-A 355 1 0.7 70 11 正方形
TH-002-U-Y-A 355 12 0.8 80 27.94 正方形
ST-206-U-Y-A 355 10 0.9 90 25.4 直線
ST-223-U-Y-A 355 6 1 100 25.4 直線
TH-259-U-Y-A 355 6 1.07 107 25.4 正方形
TH-221-U-Y-A 355 2.2 1.07 107 11 正方形
ST-258-U-Y-A 355 10 1.3 130 25.4 直線
TH-246-U-Y-A 355 6 1.4 140 25.4 圓形
TH-248-U-Y-A 355 5 1.87x0.31 186.8x31.4 25.4 長方形
TH-238-U-Y-A 355 3 2 200 11 圓形
TH-220-U-Y-A 355 1.125 2.07 207 11 正方形
ST-231-U-Y-A 355 3 2.9 290 11 直線
TH-228-U-Y-A 355 3 3.34 334 11 圓形
PT-005-U-Y-A 355 5 3.35 335 25.4 圓形
ST-229-U-Y-A 355 4 4 400 11 正方形
TH-227-U-Y-A 355 3 4.44 444 11 圓形
TH-015-U-Y-A 355 5.1 4.84 484 25.4 直線
TH-261-U-Y-A 355 5.1 5.40x0.31 540.0x31.0 25.4 長方形
TH-013-U-Y-A 355 7 5.84 584 25.4 正方形
ST-232-U-Y-A 355 3 5.9 590 11 直線
TH-252-U-Y-A 355 6 6.67 667 25.4 圓形
PT-003-U-Y-A 355 3.2 23.19 2319.1 12.7x12.7 直線
PT-006-U-Y-A 355 2 41.04x58.14 4104.1x5815.8 12.7 橢圓形
PT-002-U-Y-A 355 7.5 46.00x2.69 4601.2x268.8 40x40 長方形