Дифракційні оптичні компонентиDOE Для лазерної обробки матеріалів, медичної косметики

Дифракційні оптичні компоненти

Дифракційні оптичні елементи (DOEВикористовуйте мікроструктурний дизайн для зміни фази світла, яке він поширює. Розумна конструкція оптичної дифракції мікроструктури оригінальної поверхні дозволяє виводити будь-яке світло, що відповідає розподілу інтенсивності світла при вводі певного світла.DOEТехнологія реалізує багато функцій і операцій з світлом, які неможливі для традиційних оптичних систем. У багатьох застосуваннях ці технології значно покращують продуктивність системи. Дифракційна оптична схема має багато переваг, таких як: висока ефективність, висока точність, невеликі розміри, низька вага, найголовніше, вона гнучка для задоволення різних вимог застосування.

DOEПродукти: розділювачі промені та форматори промені.

Розділювач променяDOEВикористовується для розділу окремого лазерного променя на кілька променів, кожен з яких має ті ж властивості, що і вхідний промень (за винятком потужності та куту поширення). Відповідно до дифракційного візерунку розділювача,Розділювач може створювати1Масив вимірних променів світла (1×Nабо2Матриця променів світла (M×Nі). РозділювачDOEТакож можна розділити вхідний промінь на різні розподіли плям, наприклад, круглі, випадкові візерунки, шестикутні масиви тощо. Сепаратор променя необхідно використовувати разом з однокольоровим світлом (наприклад, лазерним променем), і різні сепаратори променя мають певні довжини хвиль і кут розділу між певним вихідним променем.

Целий промінок світла здатний перетворити на робочій поверхні майже гальсівський промінок на рівномірний промінок круглого, прямокутного, квадратного та лінійного вигляду з контуром краю (розподіл інтенсивності світла). Дуже чіткий, а також форматор променя дозволяє досягти рівномірного розподілу вихідної інтенсивності, що дозволяє рівномірно обробляти поверхню під час лазерної обробки, запобігаючи надмірній або недостатній експозиції певної області. Крім того, плями мають круті перехідні зони, що створює чіткий кордон між обробленими та необробленими зонами. Серія форматорів променя включає в себе еквівалятори,top-hatВіртоленза (спиральна фазна пластина) і дифракційний віс конускоп.

DOEТипове застосування

З постійним зростанням потужності лазера багато користувацьких оптичних компонентів інтегрованих систем можуть не витримати високопотужний лазер. Таким чином, порог пошкодження лазерного індукування (LIDTабоLDTПараметри стають важливим фактором при виборі оптичних компонентів. Високий порог пошкодження дифракційних оптичних елементів робить його ідеальним вибором для високопотужних промислових систем та застосувань. Застосування для обробки лазерних матеріалів та медичної краси на базі лазера вимагають лазерів високої потужності.

діаграми1Розподіл плям різних розділювачів ліворуч направо:5×5Масив, випадковий, шестикутник, круглий

діаграми2Результати різних форм променя, зліва направо: гомогенер, плоске світло, вірусні лінзи та дифракційні призми

Застосування дифракційних оптичних компонентів в лазерній обробці матеріалів

Останнім часом збільшилася розробка нових лазерних систем для промислових потреб. Багато нових процесів були розроблені, і багато традиційних процесів обробки були замінені процесами лазерної обробки. Лазерна обробка матеріалів складає значну частину всього лазерного ринку,DOEВідіграє важливу роль у забезпеченні адаптаційного процесу лазерного формування променя. Технологія лазерного формування та рівномірності є необхідним кроком для оптимізації багатьох застосувань лазерної обробки матеріалів.DOEЗазвичай використовуються системи лазерної ерозії та лазерної обробки, лазерні свердління, лазерне різання та інші обробки для утворення невеликих характеристичних структур на поверхні.

DOEЛікування красою на базі лазера

Оскільки використання лазерної технології стає все більш необхідним інструментом в галузі медичної косметики, здатність контролювати лазерний вихід стає все більш важливою.DOEНадається унікальне рішення, що дозволяє променю працювати різними способами, зберігаючи легкість компонентів. Косметична терапія зазвичай використовує високопотужний лазер. Лазер вимагає рівномірної та точної експозиції світла з точними гострими краями, а також високої ефективності. Це ідеальне рішення для формування променя за допомогою дифракційної оптики.DOEЧасто використовується для лазерного видалення волосся, лазерного видалення татуювання, відновлення шкіри, регенерації шкіри та багато іншого.

Дифракційні оптичні елементи - розділювачі

Принцип роботи розділення дуже простий. Відповідно до системних вимог клієнта, від прямого вхідного променя, вихідного променя з розділювача під кутом відокремленняDOEВийдіть, кут розділу вDOEвизначений під час проектування і кут розділу дуже точний (помилка<0.03mRadі). Розділення променя призначено для далекого поля. Отже, при світлі вDOEПісля того, як вони продовжують поширюватися, вони стають більш чіткими.

діаграми3РозділювачDOEБазові налаштування,EFL =ефективна фокусна відстань,m =кількість рядів (точок), θs=кут розділу між двома фокусами,d = 2відстань між фокусами (фокус), θf= повний кут,D =Довжина масива світлових точок

діаграми4 1×6Ширення декількох точок у середовищі дисперсії

Поліфотомні плями з «нульовим рівнем» не дифрагуються, а промінь дотримується законів відображення та рефракції. Для стандартних роздільників з непарною кількістю променів кут розділення є рядовим+1і кількість рядів0Кут між (ряд)0очікуване світло). Для стандартного розділювача з парною кількістю променів кут розділення є+1класу і-1Кут між ступенями (нульовий ступень не є необхідним променем).

Дифракційні оптичні елементи - використанняDOEФормування променя

Форматор дифракційного променя є фазовим елементом, який на певній робочій відстані перетворює вхідний промінь Гаусса на рівномірні плями з гострими краями. Кожен форматор променя може бути використаний тільки в певних оптичних умовах, тобто в унікальному наборі параметрів оптичної системи: довжини хвиль, розміри вхідного променя, робочі відстані та розміри вихідних плям.

Найбільш базові налаштування в застосуванні форматора променя включають лазер, компонент форматора дифракційного променя та поверхню, яку необхідно обробляти.

Пласковерхній форматор променя

Верхня шапка промені форматор використовується для перетворення майже гаусівського інструкційного лазерного променя в плями рівномірної інтенсивності круглої, прямокутної, квадратної, лінійної або іншої форми з високоякісними гострими краями на певній робочій площині. Для отримання високоякісної продуктивності форматора променя лазерний вихід повинен бути одномодним (TEM00），M2Значення<1.3І.

Променний форматор дозволяє залишати рівномірні світлові плями на поверхні предмету, який має бути оброблений, і запобігає надмірній або недостатній експозиції певної області. Крім того, цю пляму характеризує гостра перехідна область, яка утворює чіткий кордон між обробленими та необробленими областями. Верхня шапка промені форматор має високу ефективність (зазвичай> 95відмінна рівномірність (зазвичай ±5в %), крутій перехідній зоні і високий порог пошкодження лазером. Крім того, верхній шапковий форматор променя чутливий до розмірів вхідного променя, робочої відстані та зрушення компоненту. Плоский верхDOEЗазвичай використовується для лазерної обробки матеріалів (лазерна ерозія, лазерне різання, лазерне свердлення), естетичної обробки (татуювання та видалення волосся), наукових застосувань (потокова цитологія) та багато іншого.

Гоменізатор - промінь форматор

Оптичний еквіваляторDOEПеретворення одномодного або багатомодного вхідного променя в чітко визначений вихідний промень, який характеризується бажаною формою та рівномірною міцністю плоскої вершини. Найбільш поширені форми, отримані розповсюджувачами, є круглими, квадратними, прямокутними, овальними та шестикутними. При цьому можна розробити зображення майже будь-якої форми. Край розповсюдженого променя зазвичай крутий для визначення. Співвідношення між кутом диффузії входу та кутом диффузії еквівалятора визначає співвідношення між перехідною областю та рівномірною областю вихідного променя. Для досягнення ідеального розподілу інтенсивності променя в далеких полях або фокусних площинах,DOEГоменізатор розділяє вхідне світло в напіввипадковому напрямку в напіввипадковому напрямку поля. Метод дозволяє розробити компоненти, здатні генерувати будь-яку форму, з точним кутом виходу та розмірами при рівномірній інтенсивності світла. Продуктивність дисперсора в значній мірі залежить від параметрів вхідного променя, крім того, за допомогою високогоM2Вхідний промінь дозволяє досягти більш рівномірності (рис.7і). Форматор променя гомогенератора не чутливий до розміру променя, зрушення та нахилу компонента. Він забезпечує високий порог пошкодження лазером, а рівномірність та ефективність змінюються в залежності від конструкції. ГемогенераторDOEЗазвичай використовується для лазерної обробки матеріалів (лазерне зварювання, лазерне спарювання), естетичної обробки (татуювання)/відволосчення, профіль тіла) і т.д.

діаграми5Форматор променяDOEБазові налаштування,d =Формування розміру плями,D =Діаметр променя,EFL =Ефективна фокусна відстань.

діаграми6Розподіл міцності верхнього капелюха, ліворуч: квадратний, праворуч: круглий

діаграми7Производительність гомогенератораM2Зміни, ліворуч:M2 = 1Право:M2 = 10 діаграми8Віртуальні лінзиDOEсходи

Дифракційні оптичні елементи - спиральні фазові фотоапарати

Віртуальні лінзиDOEПеретворює розподіл входу Гаусса на кольцеве енергетичне кільце. Спіральна фазна пластина - це унікальний оптичний елемент, структура якого повністю складається з спиральної або спиральної фази, призначеної для управління фазою пропускаючих променів світла. Загальна глибина травлення від верхньої частини "сходи" до нижньої частини є функцією довжини хвилі проектування та оптичного індексу підложки. У загальних умовах ця глибина має той же рівень величини, що і конструктивна довжина хвилі. Таким чином, кожна вірусна панель є специфічною для довжини хвилі. Оптичні віхри вимагають введення прямого однорежимного (TEM00Гаусс вводить промінь світла, і він перетворює його наTEM01Режим симетрії вісі.

Використання більшого діаметра вхідного променя має дві очевидні переваги. По-перше, більший промінь світла трохи зменшує вихідну пару.DOEЧутливість допустимості. По-друге, більший діаметр вхідного променя здатний генерувати менші точки вихрелювання, що зазвичай є бажаним результатом у багатьох застосуваннях. Високоефективні лінзи (зазвичай> 90% і нижчий порог пошкодження. Має чутливість до переміщення і обертання компонентів. Віртуальні лінзиDOEЗазвичай використовується для обробки матеріалів (зварювання), оптичних комунікацій (перетворення та генерування оптичних моделей), наукових застосувань (STEDмікроскопи, оптичні пінцети) і т.д.

Резюме:

Останніми роками дифракційні оптичні компоненти стали зрілою і широко застосовуваною технологією.DOEТехнологія застосовується в основному для формування променя та розділення променя. Він в основному застосовується в таких областях, як лазерна обробка матеріалів, медична естетика та наукові застосування, і має великий ринок, що становить значну частину всього ринку лазерних застосувань. Через постійне підвищення потужності лазера та постійні суворі вимоги до точності,DOEВисокий порог пошкодження лазера та висока точність роблять його ефективним рішенням для вирішення проблем з лазерним застосуванням.