 檢測認證人脈交流通訊錄
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	光束整形元件 高斯平頂光束轉換器 平頂光束整形器 平頂光斑整形
	
 
                    
                    - 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,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節以獲得最佳效果。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。每個激光整形器都是對一組特定的光學參數設計的,而且激光整形器對于參數的變化非常敏感,如果激光波長、入射光直徑、入射方向或工作距離發生變化,都會嚴重影響最后平頂激光光斑的質量。
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生改變。總之,精準的入射光控制更有利于達到預定的設計效果。
Holoor獨家提供的與穩態激光光束整形器(Stable Top Hat)
Holoor提供平頂光斑的兩種不同算法,平頂光斑(Top Hat)和穩態平頂光斑(Stable Top Hat)。普通平頂光斑的尺寸為衍射極限的5倍。穩態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
平頂光斑品質因數	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配合使用,在安裝前需準備好振鏡系統和安裝光束整形鏡的鏡架,鏡架最好具備六維調節的功能,包括XYZ軸平移、旋轉和傾斜。
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,常規光學調整使得振鏡系統實現其常規功能。
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米的距離內發散角不發生改變。
第四步,不開光情況下粗調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,調節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。根據投影的位置細調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,因此無需進行旋轉調整。對于其它元件,還需進行旋轉調整。
第七步,元件調節完畢后將其固定。
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軸自動調節平臺,在焦點前后設置不同的焦點數值,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