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    衍射光学元件配件的种类介绍,DOE配件类型一览

    2022-02-14 15:12:42  来源:维尔克斯光电
    衍射光学元件能够实现对激光的能量和相位进行各种调制,例如激光分束、采样、整形、焦点拉长、扩散/匀化、消色差等控制。衍射光学元件使用透镜表面的微纳结构,改变激光的相位。通过恰当的设计,可以使入射激光按照任何期望的强度进行排布,从而对激光进行精准操纵。可以用于激光加工、激光打标、激光焊接、激光切割、激光打孔、激光热处理等领域。

    衍射光学元件也有一些固有的缺点,例如无法彻底消除高级次衍射,每个DOE的输出图案都是固定的,难以调节。如果要使DOE在实际应用中发挥更大的作用,或者想实现单个衍射光学元件难以实现的光学控制功能,就需要用到一些配件。例如高阶激光阻挡模组、激光缩放器、激光电介质掩膜、激光聚焦模组和激光扩束器,这些配件统称为激光衍射光学元件的配件。下面我们逐项进行介绍。
     
    光束整形专用聚焦镜,DOE专用聚焦镜(Focusing Module)。
    为了在现实中获得理想的光束整形效果,Holoor开发了光束整形专用聚焦镜(Focusing Module),能够实现在焦平面上产生高精度、无相差的激光图像。
    普通聚焦镜或物镜通常是聚焦高斯光束,没有针对DOE进行优化,因此经常引起平顶光束的畸变/相差现象,这些畸变通常会发生在小焦距,短的波长和大型输入光束。为了解决这个问题,Holoor专门设计了光束整形专用聚焦镜,模组包含5个透镜,可以在后端获得经衍射光学元件DOE后的激光衍射图形。例如对355nm的激光波长可整体设计聚焦模组,焦距50mm,光斑形状为正方形。激光聚焦模组的波长和焦距均可定制。
    holoor聚焦模块呈现以下特点:
    无相差
    焦距:50mm
    波长(优化):355nm
    模块尺寸= 直径38.5mm
    材料: 熔融石英
    *大输入光束大小= 12(毫米)
    *大平顶光斑的全角度:18(度)
    可选——Objective correction collar
     
    DOE专用扩束器
    DOE专用扩束器(DOE Expander)也是为了在不改变光路的情况下调节某些衍射光学元件(DOE)的输出参数。DOE扩束器可以扩大或缩小衍射激光光斑的图形,设定DOE输出的放大倍数。
    DOE专用扩束器不同于标准的光束扩展器,其考虑了光束整形元件的特点,是光束整形、激光分束还是激光焦点控制,从而实现一流的调制效果和*小的畸变。

    高衍射级次阻挡模组,高阶激光阻挡模组
    高衍射级次阻挡模组英文名称为Module for blocking unwanted spots \ energy,作用是阻挡不需要的高级次激光衍射光斑,而只留下需要的激光光斑,一般为0级或1级。
    该模块包含6个镜头和一个面具/光圈在中间。每个衍射光学元件的设计需要一个特定的面具/光圈根据客户的规格。
    高阶激光阻挡模组的参数和功能:
    *大入射激光光束直径 = 12 [mm]
    DOE元件*大衍射角度 = 5 [deg]
    输入激光光束小于12[mm] 则DOE的衍射角度可大于5 [deg]
    模组长度 = 90 [mm] (不含DOE 和聚焦透镜)
    模组外径 = 30.5 [mm] (lens diameter = 25.4 [mm])
    透镜材料 = N-SF11
     
    DOE光束缩放器,衍射元件缩放器(DOE Tuner)
    DOE光束缩放器(DOE Tuner)是对各种DOE输出参数的微调能力需求时使用衍射光学元件(DOE),克服了DOE输出光斑和角度固定的缺点,调节参数包括形状/光斑大小,分离/发散角等整体梁调谐器/或设计变量,优化与前端的光束整形器使用,均质器、MultiSpot和其他产品。另一个应用是入射电子束的微调大小。在入射光束大小的精度对平顶衍射光学元件(DOE)的应用很重要的。
    DOE光束缩放器的特点:
    非常低的波前误差
    光束扩展器x0.8-x1.2
    没有需要改变模块的方向
    滑动镜头
    固定的机械尺寸
    熔融石英透镜材料
    输入和输出通光孔径= 23(毫米)
    模块的长度= 120(毫米)
    *大输入光束大小= 7(毫米)
    *小输出光束大小= 8.4(毫米)
    *大入射角= 0.5 o
    波长范围= 266 - 1064(nm)
    其他波长要求

    DOE光束缩放器的用法:
    1. 将DOE-Tuner放在衍射光学元件(DOE)前
    目的——微调输入激光光束的大小
    优势:
    对于平顶光束整形器——达到所需的尺寸
    对于激光光束分束器、激光多焦点透镜和涡相位板——控制光斑大小
    2. 将DOE-Tuner放在衍射光学元件(DOE)后
    目的——控制激光输出光束的发散,通过改变衍射光学元件(DOE)的参数在80 – 120%的范围
    优势:
    对于多点光束分束器/多激光光斑——可控制分离角
    对于多焦点衍射元件——可控制焦点之间的分离
    对于平顶激光光斑,扩散器&其他——可控制图像的大小
     
    DOE专用掩膜——精密控制大功率激光的孔径(Dielectric (Projection / Imaging) Mask)
    DOE专用掩膜(激光电介质掩膜)是在玻璃基板上镀有一层很薄的图案反射涂层。有涂层的部分反射入射激光光束而通孔则传输激光光束的一部分。在近场输出将会非常接近通孔形状的图案。在远场衍射模式可能会出现。

    特性
    很小的传输孔径/通孔(~ 10um)
    高损伤阈值
    低吸收
    高反射率在反射部分(> 99%)
    高透射率(> 95%)在透明的部分(s)
    激光传输低(< 0.5%),掩膜部分(@532nm)
    很薄的掩膜层(~ 1um)
    针对单波长设计
    典型的参数
    外直径(5 - 76 mm)
    孔径形状(圆的、方的、其他)
    孔径尺寸(10um – 60mm)
    波长(193 nm - 11000 nm)
    应用领域:
    缩减传输区域,设置一个很小的传输区域
    控制激光衍射图案的大小,不能管理强度剖面内的位置

    DOE专用掩膜的型号
    型号 直径(mm) 孔径尺寸(um) 形状 材料
    DM-009 25.4 6200 圆形 熔融石英
    DM-004 25.4 1750 正方形 熔融石英
    DM-005 25.4 3500 正方形 熔融石英
    DM-006 25.4 7000 正方形 熔融石英
    DM-007 25.4 10838 圆形 熔融石英
    DM-010 25.4 5680 圆形 熔融石英
    DM-008 20 8428 圆形 熔融石英
    DM-003 11 165 正方形 熔融石英
    DM-011 11 4817 圆形 熔融石英
    DM-012 11 3612 圆形 熔融石英
    DM-013 11 2408 圆形 熔融石英
    DM-014 11 4214.9 圆形 熔融石英
    DM-015 11 3000 圆形 熔融石英
    DM-016 11 5400 圆形 熔融石英
    DM-002 11 65 正方形 熔融石英
     
     

    DOE专用扩束器适用于以下情况下:
    1. 和DOE衍射光学元件配合使用,实现单个DOE元件难以实现的光束调制功能
    2. 和现有的标准,半标准或库存的DOE元件配合使用,改变DOE元件的角度或激光光斑大小,从而避免DOE光学元件的重复设计和缩短交货时间
    另外,也可根据客户的系统和要求来定制。
    DOE扩束器的规格参数
    材料:      熔融石英
    透射率:   ≥ 97%
    固定放大倍数:      x5 and x10
    可与DOE扩束器配合使用的DOE:   分束器,匀光器,评定光束整形器,激光涡透镜,螺旋相位板、轴棱镜、圆环发生器、多圆环发生器
    DOE扩束器可优化:     方形的二维激光平顶光斑 ,例如9x9激光点阵
    波长范围:      266nm to 1550nm

    DOE扩束器的型号
    型号 放大倍数 *大入射/出射孔径 *大输入光束直径 *大输入角度 模组长度 模组外径
    DOE_Expander_x5 x5 23 14 3 110 35
    DOE_Expander_x10 x10 23 14 3 130 35
     

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