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回折光学素子(DOE): ビームスプリッター / ビームシェイパー

ビームスプリッター DOE

コリメートされたレーザ光は、ビーム スプリッター DOE のアレイ (1 x N または M x N) に入射し、入力ビームを N 個のビームに分割します。 N 個の出力ビームはビーム スプリッター DOE と何らかの分離角を形成し、奇数のビーム (N) に対して必要な 0 次ビームが存在します。 集光レンズは、多くの場合、所望の作動距離で出力を達成するために使用されます。

仕様

・材質: 溶融石英 　　・ビームモード: SM または MM 　　・分離角度: ? 5° 　　・透過効率: ? 100% 全体効率 ? 74- 85%

・均一性 (コントラスト): < 1-3% 　　・ゼロ次: 入射ビームに対して<0.5-1% 　　・タイプ: ウィンドウ 　　・コーティング: AR/AR @ 355nm、532nm、1064nm

型名	波長(nm)	直径(mm)	厚み(mm)	分離角	スポット数
DOE-355-1x3	355	25.4	3	0.0053?	3
DOE-355-1x4	355	25.4	3	0.048?	4
DOE-355-1x8	355	25.4	3	0.048?	8
DOE-532-1x8	532	25.4	3	0.323 / 0.232 / 0.224?	8
OE-1064-1x4	1064	15.0	3	1.15?	4
OE-1064-1x8	1064	25.4	3	0.646 / 0.464 / 0.449?	8

ビームシェイパーDOE

このセットアップは、レーザ光源、ビームシェイパー DOE、スキャンシステム/レンズ、および作業面で構成されます。 ビーム シェイパー DOE を通過した光は、ガウス ビーム エネルギーを円形または長方形のトップハット プロファイルの均一な強度に分散します。

仕様

・材質: 溶融石英 　　・ビームモード: SM または TEM00 (M2<1.5) 　　・透過効率: ? 100% 　　・全体的な効率: ? 90-95%

・形状: 円形、長方形 　　・タイプ: ウィンドウ 　　・コーティング: AR/AR @ 532nm、1064nm

型名	波長(nm)	f-θ EFL (mm)	寸法(mm)	入力ビーム径 (mm)	トップハット ビーム径(um)
DOE-SCAN-1064-254C	1064	254	16 x 16 x 3	4.5	116
DOE-SCAN-1064-163	1064	163	16 x 16 x 3	5.0	118
DOE-SCAN-532-330	532	330	16 x 16 x 3	3.0	120

回折光学素子 (DOE): ビーム スプリッターとシェイパー

ビームスプリッターとシェイパー: 回折によるレーザーの成形

DOE テクノロジーは光学業界で台頭しつつあります。 その用途は、スキャンや計測などの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ります。 DOE はレーザ システムに追加され、入射ビームの位相と振幅を制御し、独特の機能を備えた希望の出力パターンにビームを「成形」します。 表面の複雑な微細構造を使用して、光子を特定の機能に向けます。

動作原理

DOE ビーム スプリッターは、平行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。 パワーは、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、設定に応じて 1xN アレイ (1 次元) または MxN アレイ (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 スプリッターから出射します (図 1)。 奇数のビーム (N) の場合、0 次の目的のビームが存在します。 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には、図 1 および 2 に示すように、集光レンズがよく使用されます。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図 1. 1×3 アレイ ビーム スプリッター

　　　　　　　　　　　　　　　　　　図 2. 1×4 アレイ ビーム スプリッター

型名	DOE-355-1×3	DOE-355-1X4
波長	355 nm	355 nm
ビームモード	シングルモードまたはマルチモード	シングルモードまたはマルチモード
スポット数(*)	1 x 3	1 x 4

　　　　　　　　　　　　　　　　　　表 1. ビームスプリッターの仕様

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

DOE ビームシェイパーのセットアップは通常、レーザ、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になります (図 4)。

　　　　　　　　　　　　　　図 3. ビームシェイパーのセットアップ

　　　　　　　　　　　　　　表 1. ビームスプリッターの仕様

型名	DOE-9.4-150×200	DOE-SCAN-1064-163
ビームモード	SM TEM00 （M2 < 1.5）	SM TEM00 （M2< 1.5）
素子のタイプ	ウィンドウ	ウィンドウ
形状	四角	丸

　　　　　　　　　　　　　　　　　　表 1. ビームシェーパーの仕様

アプリケーション

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タバコのフィルターに穴を開けるなどの用途に役立つことが証明されています。

このシステムは、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。
　　・光ファイバー レーザディスプレイ
　　・レーザスクライビング
　　・レーザ溶接
　　・医療目的でのレーザ応用