回折光学素子 (DOE): ビーム スプリッター & シェーパー アプリケーション ノート

著者: Vincent – エンジニア

ビーム スプリッター & シェイパー: 回折によるレーザーの変更

DOE（回折光学素子）技術は光学業界で注目を集めている。その応用範囲は、スキャンや計測といった技術光学から、バイオイメージングや印刷まで多岐にわたる。DOEはレーザーシステムに組み込まれ、入射ビームの位相と振幅を制御し、特定の機能を持つ所望の出力パターンにビームを「整形」する。表面の複雑な微細構造を利用して、光子を特定の機能に導く。

動作原理

DOE ビームスプリッターは、コリメートされた入射ビームを複数のビームに分割するために使用されます。 電力は、結果として得られるビーム間で共有されます。 これらのビームは、セットアップに応じて、1xN 配列 (1 次元) または MxN 配列 (2 次元) を形成します。 結果として得られるビームは、分離角 θ でビーム スプリッターを出ます (図 1)。 奇数のビーム (N) の場合、0 次に該当する希望のビームがあります。 ビーム数が偶数の場合、0 次のビームはありません。 目的の作動距離で明確に定義されたスポットを実現するために、図 1 および 2 に示すように集束レンズがよく使用されます。

*DOE は、希望の波長、スポット サイズ、焦点距離、およびビームの発散角に合わせてカスタマイズできます。

通常、DOE ビーム シェイパーのセットアップは、レーザー、DOE ビーム シェイパー、スキャン システム/レンズ、および作業面で構成されます (図 3)。 ビーム シェイパー DOE は、ガウス ビーム スポットのエネルギーを均一な強度のトップハット プロファイルに分配します。 これにより、作業面への均一なレーザー照射が保証されます。 トップハットプロファイルは、処理領域と未処理領域の間に明確な境界を生成する鋭い遷移領域によって識別されます。 出力プロファイルは、長方形または円形のいずれかです (図 4)。

用途

結果として得られるビームを変更および分離できることは、皮膚の表面のスキャンやたばこのフィルターへの穿孔の実装などの用途に役立つことが証明されています。

システムは、次のアプリケーション シナリオで使用できますが、これらに限定されません。

• ファイバーオプティクス
• レーザーディスプレイ
• レーザースクライビング
• レーザー溶接
• 医療目的のレーザー応用