光束整形器 DOE

DOE勻化器

DOE勻化器是一種基于衍射光學(xué)原理設(shè)計(jì)的平板光學(xué)元件，由液晶聚合物（LCP）薄膜和兩片N-BK7窗口片組成。根據(jù)已知的入射光參數(shù)、透鏡焦距以及預(yù)期出射光參數(shù)，通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)映射方式計(jì)算得到設(shè)計(jì)相位，最后利用LCP薄膜引入設(shè)計(jì)好的幾何相位分布實(shí)現(xiàn)對(duì)高斯（TEM00，M2<1.3）入射光的整形和勻化。DOE勻化器能夠?qū)崿F(xiàn)單模激光的方形、圓形、線形等任意幾何形狀的非準(zhǔn)直勻化效果。由于其具有高均勻度、高透過率、高損傷閾值、邊界銳利等優(yōu)點(diǎn)，在激光醫(yī)美、激光加工、表面處理等多種場(chǎng)景中具有很大的應(yīng)用前景，如激光焊接、激光打標(biāo)、激光切割、皮膚美容和激光治療等。能夠帶來更高的能量利用率、更好的加工質(zhì)量、更高的加工精度、更靈活可控的加工尺度調(diào)節(jié)。除了標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品外，我們還提供參數(shù)規(guī)格的靈活定制，如需紫外/高功率勻化DOE，請(qǐng)聯(lián)系我們。

方型DOE勻化器（左），圓型DOE勻化器（中）和一字線型DOE勻化器（右）

產(chǎn)品特點(diǎn)

• 平板結(jié)構(gòu)，體積小，易集
• 透射型勻化，能量利用率高
• 連續(xù)型相位，衍射效率高，勻化效果好
• 定制靈活，勻化光斑尺寸可調(diào)
• 適合高質(zhì)量單模激光的非準(zhǔn)直勻化

標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品型號(hào)

性能參數(shù)

• 出射光斑尺寸：光斑歸一化能量分布的半高寬尺寸
• 出射光斑不均勻性：光斑歸一化能量分布90%以上區(qū)域的能量均方根誤差
• 傳輸區(qū)域?qū)挾龋哼吘墔^(qū)域在歸一化能量13.5%-90%區(qū)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的寬度
• 衍射效率：光斑歸一化能量分布90%以上區(qū)域的能量占所有出射光能量之比

性能曲線

勻化DOE應(yīng)用光路搭設(shè)示例

分束DOE

分束DOE常由基于像素點(diǎn)的周期性相位設(shè)計(jì)或光柵級(jí)聯(lián)兩種方案的單獨(dú)作用或結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)一維或二 維、奇數(shù)或偶數(shù)分束效果。我們提供的分束DOE分為級(jí)聯(lián)光柵分束器和液晶分束器，其中級(jí)聯(lián)光柵分束器（Multilayer Grating Beam Splitter，MLGS）采用N-BK7玻璃基底和液晶聚合物（Liquid Crystal Polymers，LCP）材料制成，由三層1英寸雙切邊襯底涂敷具備光柵和波片結(jié)構(gòu)的LCP層組成，為單波長(zhǎng)器件。當(dāng)入射光為線偏振光時(shí)，根據(jù)各級(jí)光柵柵線的相對(duì)位置關(guān)系為平行或垂直，級(jí)聯(lián)光柵分束器能夠?qū)崿F(xiàn)一維或二維的四分束功能，且得到的各束光為旋向不同的圓偏振光，其分束角與各級(jí)光柵周期相關(guān)。級(jí)聯(lián)光柵具有較高的透過率，通過更優(yōu)的相位設(shè)計(jì)和精確的延遲量控制，使其具有比典型達(dá)曼光柵分束器更高的分束效率和分束均勻性，且能保證較高的分束角精度。我們的液晶分束（Liquid Crystal Beam Splitter，LCBS）DOE采用N-BK7玻璃基底和液晶聚合物（Liquid Crystal Polymers，LCP）材料制成，呈現(xiàn)為典型的三明治平片結(jié)構(gòu)，為單波長(zhǎng)器件。液晶分束DOE的相位結(jié)構(gòu)根據(jù)預(yù)期的分束模式、分束光斑間隔或光束分離角度等需求，基于衍射光學(xué)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過對(duì)相應(yīng)衍射級(jí)次的能量進(jìn)行分配來實(shí)現(xiàn)預(yù)期分束效果。與級(jí)聯(lián)光柵分束器相比，分束DOE對(duì)入射光偏振態(tài)無要求，且可實(shí)現(xiàn)奇數(shù)分束；與達(dá)曼光柵分束器相比，分束DOE衍射效率及分束光斑均勻性更優(yōu)；與傳統(tǒng)刻蝕DOE相比，液晶分束DOE更易實(shí)現(xiàn)多階數(shù)相位變化，從而達(dá)到更高的衍射效率，工藝難度也明顯降低。因此，基于液晶分束DOE高衍射效率、高分束均勻性、高分離角精度、低無效衍射級(jí)次噪聲影響、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，其可用于并行激光加工、光傳感探測(cè)、光醫(yī)療美容等眾多應(yīng)用方向中，以提升加工效率和一致性。

我們提供的標(biāo)準(zhǔn)分束DOE工作波長(zhǎng)λ為532nm和1064nm，其中級(jí)聯(lián)光柵分束器分束模式為1×4和2×2可選，液晶分束DOE分束模式有1×3、1×9和2×3可選，除現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品外，另提供各項(xiàng)參數(shù)規(guī)格的靈活定制，以方便用戶在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的多樣化需求。

1×4、2×2級(jí)聯(lián)光柵分束器中一級(jí)、二級(jí)光柵在線偏振光下形貌 （左）和1×3、1×9、2×3二維液晶分束DOE相位圖（右）

產(chǎn)品特點(diǎn)

• 平板結(jié)構(gòu)，體積小，易集成
• 透射式元件，能量利用率高
• 連續(xù)型相位，衍射效率高，分束均勻性好
• 定制靈活，分束角精度高，分束角可調(diào)
• 適用于多種類型光源的分束

標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品型號(hào)

性能參數(shù)

• 分束均勻性：對(duì)于分束得到的各光斑能量，均勻性定義為（1-極差/極和）×100 %
• 衍射效率：分束得到的有效級(jí)次能量占所有出射光能量之比
• 分束角：對(duì)于不同的分束方案有不同的定義

性能曲線

分束DOE應(yīng)用光路搭設(shè)示例

焦點(diǎn)整形DOE

焦點(diǎn)整形DOE可調(diào)制z方向上的光束能量分布，具體又分為長(zhǎng)焦深整形和多焦點(diǎn)整形兩種效果。常用于激光加工中的切割應(yīng)用，以得到更平整的切割斷面，更好的切割質(zhì)量。我們提供長(zhǎng)焦深和多焦點(diǎn)兩種焦點(diǎn)整形DOE，其中長(zhǎng)焦深DOE為平板錐透鏡（PB Axicon，PBA），是基于N-BK7玻璃基底和液晶聚合物（Liquid Crystal Polymers，LCP）材料制成，呈現(xiàn)為“前后玻璃襯底，中間LCP功能膜層”的三明治結(jié)構(gòu)。在LCP層中，液晶分子的快軸取向沿基片徑向呈等周期漸變分布，其在整個(gè)器件平面上具有相同的λ/2延遲量，為單波長(zhǎng)器件。平板錐透鏡具有偏振相關(guān)的光學(xué)特性，根據(jù)入射光束偏振態(tài)的不同，可用于實(shí)現(xiàn)光束環(huán)形會(huì)聚或發(fā)散；當(dāng)入射光為左旋圓偏振光時(shí)，還可同時(shí)用于生成具有無衍射特性、自恢復(fù)特性的貝塞爾光束。相較于傳統(tǒng)的錐透鏡，我們的平板錐透鏡為平板結(jié)構(gòu)，無立體錐尖，更易集成；同時(shí)其錐尖部分的結(jié)構(gòu)成型依賴于液晶分子的取向變化，可以達(dá)到微米級(jí)的加工精度；另外還具備大色散的特點(diǎn)。

多焦點(diǎn)（Multi Focal，MF）DOE也采用N-BK7玻璃基底和液晶聚合物材料制成，由兩層1 英寸玻璃襯底和單層帶有設(shè)計(jì)相位的LCP層組成，為單波長(zhǎng)器件。多焦點(diǎn)DOE是一種用于焦點(diǎn)整形的衍射光學(xué)元件，可實(shí)現(xiàn)入射光在軸向上聚焦為固定個(gè)數(shù)、相等間距、能量均勻的焦點(diǎn)，其利用光的衍射原理來設(shè)計(jì)相位，并通過光控取向使液晶聚合物薄膜形成設(shè)計(jì)好的相位結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光的相位調(diào)制，使光分散在不同的衍射級(jí)次，最后利用聚焦透鏡使各個(gè)級(jí)次聚焦從而形成多個(gè)焦點(diǎn)。因此，多焦點(diǎn)DOE一般與物鏡搭配使用，以方便實(shí)現(xiàn)一般應(yīng)用情境下的多焦點(diǎn)需求。多焦點(diǎn)DOE主要應(yīng)用于激光深度切割，如透明玻璃、藍(lán)寶石等的切割，相比于傳統(tǒng)激光切割，其可以利用軸向多個(gè)均勻排布的焦點(diǎn)對(duì)材料進(jìn)行深度切割，從而達(dá)到較為理想的平整切面。

我們提供工作波長(zhǎng)為532nm、633nm、1064nm，偏轉(zhuǎn)角（半角）為0.5 °、1 °、2.0 °、2.3 °、4.7 °的1英寸標(biāo)準(zhǔn)平板錐透鏡， 提供工作波長(zhǎng)為1064 nm，焦點(diǎn)個(gè)數(shù)為3 個(gè)和5 個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)多焦點(diǎn)DOE，除了標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品外我們，同時(shí)支持參數(shù)規(guī)格的靈活定制，以方便用戶在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的多樣化需求。

產(chǎn)品特點(diǎn)

• 平板結(jié)構(gòu)，體積小，易集成
• 透射式元件，能量利用率高
• 衍射錐鏡“錐尖”精度高，衍射效率高，焦深可選
• 多焦點(diǎn)DOE定制靈活，焦點(diǎn)個(gè)數(shù)、間距和能量分布可調(diào)
• 適合高質(zhì)量單模激光

標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品型號(hào)

性能參數(shù)

• 偏轉(zhuǎn)角：準(zhǔn)直光束入射后得到的出射光束會(huì)聚或發(fā)散角的半角
• 焦點(diǎn)能量均勻度：對(duì)于多焦點(diǎn)整形得到的各焦點(diǎn)能量，均勻性定義為（1-極差/極和）×100 %
• 零級(jí)占比：長(zhǎng)焦深整形得到的零級(jí)光斑能量占所有出射光能量之比

性能曲線

焦點(diǎn)整形DOE應(yīng)用光路搭設(shè)示例

環(huán)形整形DOE

環(huán)形整形DOE基于其不同相位，可以實(shí)現(xiàn)不同類型的環(huán)形整形效果，如渦旋波片產(chǎn)生的渦旋光、衍射錐鏡 產(chǎn)生的遠(yuǎn)場(chǎng)環(huán)形光等。其中，渦旋光常用于光鑷、超分辨顯微、光刻等多種應(yīng)用；遠(yuǎn)場(chǎng)環(huán)形光則常用于原子陷俘、角 膜手術(shù)、激光鉆孔等多種應(yīng)用。

渦旋波片（Vortex Retarder，VR）是基于N-BK7玻璃基底和液晶聚合物（Liquid Crystal Polymers，LCP）材料制成，呈現(xiàn)為“前后玻璃襯底+中間LCP功能膜層”的三明治結(jié)構(gòu)，安裝于標(biāo)準(zhǔn)SM1透鏡套筒中。在LCP層中，液晶分子的快軸取向沿基片徑向一致，沿基片角向連續(xù)漸變。其在整個(gè)器件平面上具有相同的 λ/2延遲量，為單波長(zhǎng)器件。渦旋波片具有偏振相關(guān)的光學(xué)特性，根據(jù)入射光束偏振態(tài)的不同，可用于生成矢量偏振光束或具備螺旋相位波前的渦旋光束，可將TEM00模高斯光束轉(zhuǎn)換為“空心孔型”的拉蓋爾-高斯（Laguerre-Gaussian，LG）強(qiáng)度分布（以上光學(xué)特性詳見技術(shù)說明）。相較于傳統(tǒng)的光場(chǎng)調(diào)控方式，渦旋波片具有高效穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)易、功能專一的優(yōu)勢(shì)；其真零級(jí)特點(diǎn)也幫助實(shí)現(xiàn)了較低的波長(zhǎng)敏感性、較高的溫度穩(wěn)定性和較大的入射角范圍。

平板錐透鏡（PB Axicon，PBA），是基于N-BK7玻璃基底和液晶聚合物（Liquid Crystal Polymers，LCP）材料制成，呈現(xiàn)為“前后玻璃襯底，中間LCP功能膜層”的三明治結(jié)構(gòu)。在LCP層中，液晶分子的快軸取向沿基片徑向呈等周期漸變分布，其在整個(gè)器件平面上具有相同的λ/2延遲量，為單波長(zhǎng)器件。平板錐透鏡具有偏振相關(guān)的光學(xué)特性，根據(jù)入射光束偏振態(tài)的不同，可用于實(shí)現(xiàn)光束環(huán)形會(huì)聚或發(fā)散；當(dāng)入射光為左旋圓偏振光時(shí)，還可同時(shí)用于生成具有無衍射特性、自恢復(fù)特性的貝塞爾光束。相較于傳統(tǒng)的錐透鏡，我們的平板錐透鏡為平板結(jié)構(gòu)，無立體錐尖，更易集成；同時(shí)其錐尖部分的結(jié)構(gòu)成型依賴于液晶分子的取向變化，可以達(dá)到微米級(jí)的加工精度；另外還具備大色散的特點(diǎn)。

我們提供的標(biāo)準(zhǔn)渦旋波片工作波長(zhǎng)在405~1550 nm 之間，階數(shù)m為1~128，標(biāo)準(zhǔn)1英寸平板錐透鏡工作波長(zhǎng)為532nm、633nm、1064nm，偏轉(zhuǎn)角（半角）為0.5 °、1 °、2.0 °、2.3 °、4.7 °，除了標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品外我們，同時(shí)支持參數(shù)規(guī)格的靈活定制，以方便用戶在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的多樣化需求。

產(chǎn)品特點(diǎn)

• 平板結(jié)構(gòu)，體積小，易集成
• 透射式元件，能量利用率高
• 渦旋光場(chǎng)調(diào)控過程操作簡(jiǎn)易、轉(zhuǎn)換效率高
• 衍射錐鏡“錐尖”精度高，衍射效率高，環(huán)寬及直徑可調(diào)
• 適合高質(zhì)量單模激光

標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品型號(hào)

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