維爾克斯光電專(zhuān)業(yè)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(shí)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(guò)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(gè)激光器，一個(gè)平頂光整形元件和一個(gè)聚焦鏡組成，如下圖所示。光束整形元件的使用對(duì)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(zhǔn)直系統(tǒng)，或空間濾波器(spatialfilter)對(duì)入射激光進(jìn)行處理。

高斯光整平頂光元件對(duì)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(gè)um的平面上，因此安裝光束整形器時(shí)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BeamShaper&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，193nmto10.6um，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(jí)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(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(yáng)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(gè)參數(shù)。每個(gè)激光整形器都是對(duì)一組特定的光學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)的，而且激光整形器對(duì)于參數(shù)的變化非常敏感，如果激光波長(zhǎng)、入射光直徑、入射方向或工作距離發(fā)生變化，都會(huì)嚴(yán)重影響 后平頂激光光斑的質(zhì)量。

1.激光波長(zhǎng)

2.輸入光束直徑

3.工作距離(WorkDistance,簡(jiǎn)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(zhǎng)，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(duì)激光進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直，因?yàn)榇蠊獍邔?duì)應(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1.5倍。因而大的入射光束直徑可以獲得更小的光斑，同時(shí)對(duì)平頂光斑的糾錯(cuò)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(guò)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(huì)發(fā)生改變。總之，精準(zhǔn)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(StableTopHat)

Holoor提供平頂光斑的兩種不同算法，平頂光斑(TopHat)和穩(wěn)態(tài)平頂光斑(StableTopHat)。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1.5倍，同時(shí)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專(zhuān)利的維泰評(píng)定光束整形技術(shù)具有更陡峭的邊緣。

多波長(zhǎng)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(zhǎng)進(jìn)行了優(yōu)化，換成其他波長(zhǎng)會(huì)影響光束整形的效果。如果用戶需要應(yīng)用多個(gè)波長(zhǎng),多色/多波長(zhǎng)光束整形器通常將是一個(gè)更好的解決方案。多色/多波長(zhǎng)光束整形器具有適合寬波長(zhǎng)范圍的優(yōu)點(diǎn),在某些情況下其成本也更低。然而,多波長(zhǎng)光束整形器對(duì)于光斑大小和形狀控制精確性稍差。

光束整形器和多波長(zhǎng)光束整形器對(duì)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(duì)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(jiàn)為止。有條件的客戶請(qǐng)使用微米級(jí)光斑分析儀來(lái)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完全重合。對(duì)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(wú)需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整。對(duì)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(chǎng)鏡的焦點(diǎn)附近會(huì)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(dòng)調(diào)節(jié)平臺(tái)，在焦點(diǎn)前后設(shè)置不同的焦點(diǎn)數(shù)值，自動(dòng)進(jìn)行打樣，而后在顯微鏡下觀察。