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激光勻化器激光均勻光斑激光擴散器激光能量均勻化

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品　　牌：
維爾克斯光電

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出廠價：
10000

主要規格：
355nm,1064nm,808nm,10.6μm

用　　途：
使激光均勻地擴散成一個平面

激光勻化器的作用是使激光均勻地擴散成一個平面，也可稱為均勻片，激光勻束元件(Homogenizers, Diffusers)，激光擴散片、激光均質、激光勻化、均化。激光勻化器是一種衍射光學元件（DOE），其作用是將單模或多模的入射激光轉化為具有所需形狀的輸出光束，得到面積較大的激光光斑同時具有均勻的光強分布。激光勻化器主要用于高功率激光應用，用于需要均勻曝光的場合，以準確定義的尖狀的邊緣，同時具有較高效率。激光勻化器常見的用途是形成圓形，方形，矩形，橢圓形，六角形的激光均勻光斑。除此之外，幾乎任何形狀的圖像可以設計，因此有時也把激光勻化器稱為激光任意圖形發生器。用戶可以定制激光圖案的強度分布，是激光光斑不同區域的能量多或少，如下圖所示。激光勻化器的特點單模或多模輸入光束玻璃或塑料材料沒有準直的要求可產生任何形狀或對稱輸出均勻/分均勻的強度分布精確的擴散角控制角度：幾mrad~ 41deg 激光勻化器的應用激光勻化/整形激光材料加工：激光穿孔，燒蝕，劃片，打標，切割和焊接醫療/美容激光治療準分子激光器光束整形激光熱處理激光勻化器的定義激光勻化器（HM）分裂為半隨機散射入射光束，在遠場或焦平面上達到所需的形狀的強度分布。用這種方法可以設計產生任意形狀，以精確的角度和尺寸的輸出強度分布。激光勻化器的性能強烈依賴于入射光束參數。一般來說，可分為兩類： 1）高相干光束（準單模）M2< ~ 5 2）多模激光束（M2> 5）在強度分布的均勻性方面，單模激光器更適合用光束整形器（TH）來設計。當入射光束是由具有任意強度分布而不是一個完美的高斯光束時（高M2），衍射光學擴散成為首選的解決方案。除了基本的形狀為正方形，矩形，圓，橢圓，直線可以設計任意形狀的。由于擴散器定義了一個特定的擴散角，客戶可以通過選擇一個聚焦透鏡用正確的EFL控制在圖像平面上的圖像的大小。典型的結構包括：激光，均質器/擴散器DOE和聚焦透鏡激光勻化器的光學參數可以由以下公式計算：維爾克斯光電有能力提供集成解決方法，結合DOE和一個特定的透鏡聚焦成一個單一的混合元件。在這里，衍射結構將被蝕刻在聚焦透鏡平面測（平凸透鏡）。這種解決方案的優點包括減少光學表面，緊湊的尺寸和低重量。激光勻化器的最小擴散角相當于約5-10倍衍射極限，更大的光斑通常具有更好的均勻性和光斑質量。衍射光斑直徑的計算公式（D.L. spot size），衍射極限方程如下： L =工作距離 λ=波長 D =輸入光束在聚焦元件尺寸 M2=輸入激光束的光束質量的價值擴散器的擴散光束邊緣陡峭。入射激光的發散角與HM擴散角的比例決定輸出光斑過渡區域的質量。一般建議保持輸入光束的大小（1／e2）的在DOE透射區域的67%下，以保持良好的功率效率的。這將確保99%的高斯強度分布能量通過擴散器。高M2輸入光束可進一步的改善均勻性。由以上對比可看出，激光勻化器對于M2值很小的入射激光會產生“噪點”振蕩，或者叫做有斑點的激光光斑。然而，許多應用受益于斑點圖片，例如材料加工應用，熱的能量分布是不是一點的強度值更重要，斑點有一種天然的平滑效果在許多（但不是全部）的應用。下面討論激光光束質量M2對擴散效果的影響。隨著M2的增加會造成兩個效應，1）形狀的邊緣變寬，2）減少斑點（Speckles）和強度分布更加均勻零階效應（Zero-Order effect）：從不同M2輸入光束的擴散光斑可以看到，M2值很低時，零階是集中在一個較小的區域，使它看起來比周邊地區強多了。高均勻性激光勻化器系列（High homogeneity, RH / HH / XH）維爾克斯光電光電代理的Holoor特色產品是高均勻性擴散器（HH），它的優點是具有更高的均勻性，和較低的零階效應。其能夠應用于具有較低的M2輸入，同時不同使用光束整形器的場合。高均勻性激光勻化器本包括兩個衍射面。第一個衍射面降低入射激光的相干性，第二個衍射對激光進行擴散。激光勻化器的應用實例-光纖激光器裝置下面是激光耦合到多模光纖中，通過聚焦透鏡和激光勻化器在遠場或者在焦平面上實現均勻的強度分布。輸出模式的數量與光纖長度、纖芯直徑成正比。光纖的輸出模式將會通過衍射均質機創建在焦平面上的干涉圖案。然而，相對于單模光束，多模包含許多這些模式，彼此重疊。在焦平面上，這創造了一個良好的平均輸出均勻。公差對激光勻化器效果的影響常見問題（FAQ）問：平頂光束整形器（Top hat Beam Shaper）和激光勻化器（Diffuser）之間的區別是什么？答：光束整形器與激光勻化器在某些時候容易混淆，但只要把握住以下幾點就比較容易區分。只有M2<1.3的激光才能使用光束整形器，激光勻化器對M2值沒有要求；光束整形器得到的激光光斑可以很接近衍射極限（1.5倍），而激光勻化器得到的衍射光斑最小也是衍射極限的5~10倍。問：如果我用其它的激光波長而不是設計的波長會發生什么情況？答：每個擴散器元件都是針對特定的波長設計，每一組衍射蝕刻圖案對應一個給定的擴散角和給定的波長。因此，激光波長的偏移將導致一個新的擴散角。蝕刻深度也需要針對特定的波長優化設計，波長變化會導致部分本該散射的能量轉移到0級位置。盡管如此，Holo/Or的庫存可以靈活地在很寬的波長光譜產生各種各樣的擴散角，滿足客戶各種定制化的需求。問：激光勻化器（DOE）和聚焦透鏡之間的推薦距離是什么？可以是幾毫米？答：激光勻化器（DOE）和聚焦系統的距離不是關鍵因素，只要聚焦系統的口徑要足夠大（~ 1.5 x HM）即可，這樣能夠防止由于截斷造成的能量損失。

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