Difraksiyon optik bileşenleriDOE Lazer malzeme işleme, tıp ve güzellik için

Difraksiyon optik bileşenleri

Difraksiyon Optik Bileşenleri (DOEYayınan ışığın fazını değiştirmek için mikroyapı tasarımı kullanın. Orijinal yüzeyin mikroyapısı için makul bir optik diffraksyon tasarımı, belirli bir ışık girdiğinde tasarlanan ışık yoğunluğu dağılımına uygun herhangi bir ışık çıkmasını sağlar.DOETeknoloji, geleneksel optik sistemlerin uygulanamayacağı birçok fonksiyonu ve ışık operasyonunu gerçekleştirdi. Bu teknolojiler birçok uygulamada sistem performansını büyük ölçüde artırır. Difraksiyon optik çözümleri, örneğin: Yüksek verimlilik, yüksek hassasiyet, küçük boyut, düşük ağırlık ve en önemlisi çeşitli uygulama gereksinimlerini karşılamak için esnekliğe sahiptir.

DOEÜrünler: Ayrıcılar ve ışın düzenleyicileri.

Işık ışını bölücüsüDOETek bir lazer ışını birkaç ışına bölmek için kullanılır, her ışının giren ışınla aynı özelliklere sahiptir (güç ve yayım açısı hariç). Parçacının diffraksiyon desenine göre,Splitter üretebilir1Boyutlu ışık dizisi (1×Nveya2Işık ışını matrisi (M×Nve). BölümcüDOEAyrıca giren ışık ışınları, yuvarlak, rastgele desen, altıgen dizi vb. gibi farklı nokta dağılımlarına da bölünebilir. Farklı ışın ayrıcıları, tek renkli ışık (örneğin lazer ışını) ile birlikte kullanılmalıdır ve farklı ışın ayrıcıları belirli dalga uzunlukları ve belirli bir çıkış ışını ile ayrıcı açısına sahiptir.

Işık ışını, iş yüzeyinde Gaussian ışını yuvarlak, dikdörtgen, kare ve çizgilik düzenli ışın ışınlarına ve kenar konturlarına (ışık gücü dağılımı) yaklaştırabilir. Çok net, aynı zamanda ışın düzenleyicisi, çıkış yoğunluğu dağıtımını eşit bir şekilde elde edebilir, lazer işleme sırasında yüzeyleri eşit bir şekilde işleyebilir ve belirli bölgelerde aşırı veya yetersiz maruz kalmayı önler. Ayrıca, noktalar dik geçiş bölgelerine sahiptir ve bu nedenle işlenmiş bölgeler ile işlenmemiş bölgeler arasında net bir sınır oluşturur. Işın ışını düzenleyici serisi ekvilizatörler içerir,top-hatSpiral lensler (spiral faz levhaları) ve difraksiyon eksen koniskopları.

DOETipik uygulamalar

Lazer gücünün artması ile birçok entegre sistemin kullanıcı optik bileşenleri yüksek güçlü lazerlere dayanamayabilir. Bu nedenle, lazer indüktör hasar eşiği (LIDTveyaLDTParametreler optik bileşenlerin seçiminde önemli bir faktör haline gelir. Difraksiyonlu optik bileşenlerin yüksek hasar eşiği onları yüksek güçlü endüstriyel sistemler ve uygulamalar için ideal hale getirir. Lazer malzeme işleme uygulamaları ve lazer tabanlı tıbbi güzellik (medical aesthetics) hem de yüksek güçlü lazerlere ihtiyaç duyar.

Grafik1Farklı parçalayıcı plaka dağılımı, soldan sağa:5×5Dizi, rastgele, altıgen dizi, yuvarlak

Grafik2Farklı ışın şekilleri sonuçları, soldan sağa: homogenizer, düz üst ışık, vortex lens ve difraksiyon prizması

Difraksiyonlu optik bileşenlerin lazer malzeme işleme uygulamalarında uygulanması

Son zamanlarda endüstriyel ihtiyaçlar için yeni lazer sistemlerinin geliştirilmesi arttı. Birçok yeni işlem geliştirildi ve geleneksel işleme işlemlerinin çoğu lazer işleme işlemi ile değiştirildi. Lazer malzeme işleme tüm lazer pazarının büyük bir kısmını oluşturur,DOEAdaptasyon süreci için lazer ışını şekillendirme sağlamada önemli bir rol oynar. Lazer ışını şekillendirme ve eşitleme teknolojileri, birçok lazer malzeme işleme uygulamasını optimize etmek için gerekli adımlardır.DOEGenellikle lazer korozyon ve lazer işleme sistemleri, lazer delik, lazer kesme ve yüzeyde küçük özellikli yapılar oluşturmak için diğer işleme kullanılır.

DOELazer tabanlı güzellik tedavisi

Lazer teknolojisinin kullanımı tıp ve estetik alanında daha vazgeçilmez bir araç haline geldikçe, lazer çıkışını kontrol etme yeteneği giderek daha önemli hale geliyor.DOEBileşenlerin hafifliğini korurken ışın ışınlarının çeşitli şekillerde çalışmasına izin veren benzersiz bir çözüm sunar. Güzellik tedavileri genellikle yüksek güçlü lazerler kullanır. Lazerin eşit ve hassas ışık maruz kalması, kesin keskin kenarlara sahip olması ve aynı zamanda yüksek verimliliğe sahip olması gerekir. Bu, ışın ışını şekillendirmek için diffraksiyon optik cihazları kullanmak için ideal bir çözümdür.DOEGenellikle lazer saç çıkarma, lazer dövme kaldırma, cilt onarımı, cilt yenilenmesi ve daha fazlası için kullanılır.

Difraksiyonel optik bileşenler - parçacılar

Parçacının çalışma prensipi çok basittir. Müşterinin sistem gereksinimlerine göre, doğrudan giriş ışını, ışın ışını ayırıcı açısıyla çıkış ışınıDOEÇıkın, ayrılık açısıDOETasarım sırasında belirlenen ve ayırma açısı çok doğru (hata)<0.03mRadve). Işık ışınlarının ayrılması uzak alanlar için tasarlanmıştır. Bu yüzden ışık ile birlikteDOEDaha sonra yayılmaya devam ederler ve daha net hale gelirler.

Grafik3BölümcüDOETemel ayarlar,EFL =Etkili odak mesafesi,m =Çok sayıda sıra (nokta), θs=İki odak noktası arasındaki ayrım açısı,d = 2Odak arası mesafe (distance), θf= Tüm köşe,D =Işık noktaları dizisinin uzunluğu

Grafik4 1×6Farklı ortamda çoklu noktalar yayılır

"Sıfır seviyesine" sahip oluşturulan çoklu noktalar difraksiyon yapmaz ve ışın ışınları yansıma ve kırılma yasalarına uymaktadır. Çift sayıda ışık ışını olan standart parçacılar için, ayırma açısı sıra sayısıdır.+1ve sınıf sayısı0Aralarındaki açı (sayısı)0beklenen ışık). Çift sayıda ışık ışını olan standart parçacılar için, ayırma açısı+1Sınıfı ve-1Sıralar arasındaki açı (Sıfır sınıf gerekli ışın değildir).

Difraksiyon Optik Bileşenleri - KullanımDOEIşık ışını şekillendirme

Difraksiyon ışın düzenleyicisi, belirli bir çalışma mesafesinde Gaussian giriş ışını keskin kenarlara sahip eşit bir noktaya dönüştüren bir faz bileşenidir. Her ışın düzenleyicisi yalnızca belirli optik koşullarda kullanılabilir, yani benzersiz bir optik sistem parametreleri: dalga boyu, giriş ışın boyutu, çalışma mesafesi ve çıkış nokta boyutu.

Işın ışını düzenleyici uygulamalarında en temel ayarlar lazer, difraksiyon ışını düzenleyici bileşenleri ve işlenecek yüzeyler içerir.

Düz ışın düzenleyicisi

Üst kapak ışın düzenleyicisi, belirli bir çalışma düzleminde yüksek kaliteli keskin kenarlara sahip, Gaussian giriş lazer ışınlarını yuvarlak, dikdörtgen, kare, çizgi veya diğer şekillerde eşit yoğunlukta bir noktaya dönüştürmek için kullanılır. Yüksek kaliteli ışın düzenleyici performansı elde etmek için, lazer çıkışı tek modlu olmalıdır (TEM00），M2Değerler<1.3- Hayır.

Işın düzenleyicisi, işlenecek nesnelerin yüzeyinde eşit bir ışık lekesi bırakabilir ve belirli bölgelerin aşırı veya yetersiz maruz kalmasını önleyebilir. Ayrıca, leke, işlenmiş ve işlenmemiş bölgeler arasında net bir sınır oluşturan keskin geçiş bölgeleriyle karakterize edilir. Üst şapka ışın düzenleyicisi yüksek verimliliğe sahiptir (genellikle> 95Yüzde), mükemmel eşitlik (genellikle ±5Yüzde), dik geçiş alanı ve yüksek lazer hasarı eşiği. Ayrıca, üst şapkalı ışın düzenleyici giriş ışın boyutuna, çalışma mesafesine ve bileşen kaymasına duyarlıdır. Düz ÜstDOEGenellikle lazer malzeme işleme uygulamaları (lazer erozyon, lazer kesme, lazer delik), estetik tedavi (dövme ve tüyleme), bilimsel uygulamalar (akış sitometrisi) ve daha fazlası için kullanılır.

Homogenizer - ışın düzenleyici

Optik EşitleyiciDOETek modlu veya çok modlu giriş ışını, istenen şekil ve eşit düz çatı gücüne sahip açıkça tanımlanmış bir çıkış ışınına dönüştürün. En yaygın yayımlayıcı elde edilen şekiller yuvarlak, kare, dikdörtgen, oval ve altıgen şekillerdir. Aynı zamanda, neredeyse her şekilde bir görüntü tasarlanabilir. Dağılan ışığın kenarı genellikle diktir ve belirlenebilir. Giriş dağılım açısı ile eşitleyicinin dağılım açısı arasındaki oranı, geçiş bölgesinin çıkış ışınının eşitlenme bölgesine ilişkin oranını belirler. Işık ışınının uzak alanlarda veya odak düzlemlerinde ideal bir yoğunluk dağılımına ulaşmak için,DOEHomosülatör, giren ışığı yarı rastgele bir yönde yarı alanın rastgele yönünde böler. Bu yöntem, eşit ışık yoğunluğu koşullarında tam bir çıkış açısı ve boyutuna sahip herhangi bir şekil üretebilen bileşenler tasarlayabilir. Yayırıcı performansı büyük ölçüde giriş ışını parametrelerine bağlıdır, ayrıca, yüksekM2Giriş ışını daha yüksek bir eşitlik sağlayabilir (Şekil)7ve). Homogener ışın düzenleyicileri ışın boyutuna, kaymasına ve bileşenlerin eğimine duyarlı değildir. Yüksek lazer hasarı eşiği sağlarken, tasarıma göre eşitlik ve verimlilik değişir. HomogenizerDOEGenellikle lazer malzeme işleme uygulamaları (lazer kaynak, lazer lehimleme), estetik işleme (dövme)/saç çıkarma, vücut konturu) vb.

Grafik5Işık ışını düzenleyicisiDOETemel ayarlar,d =şekillendirme nokta boyutu,D =ışık çapı,EFL =Etkili odak mesafesi.

Grafik6Şapka gücü dağılımı, sol: kare, sağ: yuvarlak

Grafik7Homogener PerformansıM2Değişim, Sol:M2 = 1Sağ:M2 = 10 Grafik8Torbo LenslerDOEMerdivenler

Difraksiyonel optik bileşenler - sarmal fazlama

Torbo LenslerDOEGaussian giriş dağılımını halka enerji halkasına dönüştürür. Sarmal faz levhası, yayımlanan ışın ışınının fazını kontrol etmek amacıyla tamamen sarmal veya sarmal fazdan oluşan benzersiz bir optik bileşendir. "Merdivenin" üstünden altına kadar toplam etç derinliği, dalga boyunları ve substrat tasarımının optik endeksinin bir fonksiyonudur. Genel koşullar altında, bu derinlik tasarım dalga boyunları ile aynı miktar sınıfına sahiptir. Dolayısıyla, her turbin tabakası dalga boyunlarına özgüdür. Optik vortikler doğru tek modu giriş gerektirir (TEM00Gauss ışık ışını girer ve onuTEM01Eksen simetrisi modu.

Daha büyük giriş ışın çapı kullanmanın iki açık avantajı vardır. İlk olarak, daha büyük ışık ışını çıkış çiftini biraz azaltır.DOETolerans hassasiyetini ayarlayın. İkincisi, daha büyük giriş ışın çapı, genellikle birçok uygulamada istenen bir sonuç olan daha küçük dalga noktaları üretebilir. Yüksek verimlilik (genellikle)> 90% ve düşük hasar eşiği. Bileşenin değiştirilmesi ve dönmesi hassasiyetine sahiptir. Torbo LenslerDOEGenellikle malzeme işleme uygulamaları (kaynak), optik iletişim (optik model dönüşümü ve üretimi), bilimsel uygulamalar (STEDmikroskop, optik penç) vb.

Özet:

Son yıllarda, diffraksiyon optik bileşenleri olgun ve yaygın olarak kullanılan bir teknoloji haline geldi.DOETeknoloji öncelikle ışık ışını şekillendirme ve parçalamada kullanılır. Esasen lazer malzeme işleme uygulamaları, tıp ve estetik ve bilimsel uygulamalar gibi alanlarda kullanılır ve tüm lazer uygulama pazarının büyük bir kısmını oluşturan büyük bir pazara sahiptir. Lazer gücünün artması ve kesinlik gereksinimleri nedeniyle,DOEYüksek lazer hasarı eşiği ve yüksek hassasiyet özellikleri, lazer uygulama sorunlarını çözmek için etkili bir çözüm haline getirir.