Dyfrakcyjne elementy optyczne (DOE): Uwaga dotycząca rozdzielacza wiązki i kształtowania

Autor: Vincent – ​​Inżynier

Beam Splitter & Shaper: Modyfikowanie laserów poprzez dyfrakcję

Technologie DOE pojawiają się w branży optycznej. Ich zastosowania obejmują optykę techniczną, taką jak skanowanie i metrologia, a także bioobrazowanie i drukowanie. DOE są dodawane do systemów laserowych w celu kontrolowania fazy i amplitudy wiązki padającej oraz „kształtowania” wiązki w celu uzyskania pożądanego wzoru wyjściowego o charakterystycznej funkcjonalności. Wykorzystują one złożoną mikrostrukturę powierzchni do kierowania fotonów w celu realizacji określonych funkcji.

Zasada pracy

Rozdzielacz wiązki DOE służy do rozdzielania skolimowanej wiązki padającej na wiele wiązek. Moc jest dzielona między powstałe wiązki. Wiązki te tworzą szyk 1xN (1-wymiarowy) lub MxN (2-wymiarowy) w zależności od konfiguracji. Wiązki wynikowe wychodzą z rozdzielacza wiązki z kątem separacji θ (Rysunek 1). Dla nieparzystej liczby wiązek (N) istnieje pożądana wiązka, która przypada na rząd 0. Dla parzystej liczby wiązek nie ma wiązki rzędu 0. Aby uzyskać dobrze zdefiniowane punkty w pożądanej odległości roboczej, często stosuje się soczewki skupiające, jak pokazano na rysunkach 1 i 2.

*DOE można dostosować do preferowanej długości fali, rozmiaru plamki, ogniskowej i rozbieżnego kąta wiązki.

Konfiguracja kształtowania wiązki DOE zazwyczaj składa się z lasera, kształtownika wiązki DOE, systemu skanującego/soczewki i powierzchni roboczej (Rysunek 3). Kształtownik wiązki DOE rozprowadza energię plamki wiązki gaussowskiej do profilu Top-Hat z jednakową intensywnością. Zapewnia to równomierne napromieniowanie laserowe powierzchni roboczej. Profil cylindra jest identyfikowany przez ostry obszar przejściowy, który tworzy wyraźną granicę między obszarami leczonymi i nietraktowanymi. Profil wyjściowy może być prostokątny lub okrągły (Rysunek 4).

Zastosowania

Możliwość modyfikowania i izolowania powstałej wiązki okazała się przydatna w zastosowaniach takich jak skanowanie powierzchni skóry lub wykonywanie perforacji filtrów papierosowych.

Systemy mogą być używane między innymi w następujących scenariuszach zastosowań:

• Światłowody
• Wyświetlacz laserowy
• Trasowanie laserowe
• Spawanie laserowe
• Zastosowania laserowe do celów medycznych