Примечание: Приведенные выше кривые погрешностей однородности и дифракционной эффективности основаны на изделиях 532 нм. Из рисунка видно, что при несовпадении размеров падающего пятна положение падающего отклоняется от центра, а рабочая поверхность оказывается вне фокуса, производительность гомогенизатора DOE будет ухудшаться.Эффект гомогенизации станет хуже, поэтому необходимо обеспечить соответствие условий использования требованиям к продукту.В то же время эта тенденция изменения также применима к стандартному продукту с рабочим длина волны 1064 нм. Чтобы более наглядно увидеть изменение выходного светового пятна при ошибке, можно обратиться к анимации на странице технического описания .

Схема применения сборки DOE для гомогенизации полимера LBTEK	① Крепление для регулировки вращения смещения XY коаксиальной системы 60 мм  TXYR1 ×1	② Гомогенизация полимера DOE DOE25-532-6-FTS50 ×1
	③ Стопорное кольцо SM1  SMIR ×1	④ Ключ для стопорных колец SM1  OWR-1A ×1

 

Гомогенизация полимеров LBTEK DOE – Пример применения

Лазерная обработка заключается в облучении поверхности заготовки лазерным лучом с использованием высокой энергии лазера для резки, плавления материала и изменения свойств поверхности объекта, тем самым достигается резка, сварка, обработка поверхности, сверление, маркировка. , скрайбирование, микрогравировка и т.п. Технология обработки. Традиционный мощный лазерный источник света имеет распределение энергии по Гауссу, и энергия постепенно уменьшается от центра к краю.Эта характеристика распределения энергии легко вызывает дефекты, такие как заусенцы на краях, неровные поверхности и неполное удаление, вызванное недостаточной мощностью в процесс лазерной обработки. Добавив в систему лазерной обработки, гауссов свет можно превратить в световое пятно с чрезвычайно равномерным распределением энергии от центра к краю, что позволяет эффективно избежать вышеупомянутых проблем в процессе обработки. . На рисунке ниже показано сравнение эффекта лазерной обработки на поверхностные материалы до и после добавления гомогенизатора ДОЭ.Перед добавлением гомогенизатора, поскольку энергия лазера концентрируется в центре, центр разрезается глубже, а остатки остаются с обеих сторон; с добавлением гомогенизатора DOE. После этого энергия светового пятна распределяется равномерно, и ему можно придать желаемую форму, делая поверхность среза более гладкой.

Рисунок 1. Сравнение резки до и после добавления гомогенизированного полимера ДОЭ.

Гомогенизация полимеров LBTEK DOE – Техническое описание

I. Обзор

Полимерный гомогенизированный ДОЭ ЛБТЕК представляет собой плоский оптический элемент, спроектированный по принципу дифракционной оптики, состоящий из пленки жидкокристаллического полимера (ЖКП) и двухсекционного окна Н-БК7 или окна УФФС. На основании известных параметров падающего света, фокусного расстояния линзы и ожидаемых параметров возникающего света этап проектирования рассчитывается с использованием точечного картографирования, а затем с помощью пленки LCP вводится расчетное геометрическое распределение фазы для формирования гауссова (TEM00 , M2<1,3) падающего света . Формы выходных световых пятен могут быть квадратными, круглыми, прямыми и т.д., также могут быть достигнуты различные размеры выходных световых пятен. Благодаря своим преимуществам, таким как высокая однородность, высокий коэффициент пропускания, высокий порог повреждения, четкие границы и гибкий дизайн, он имеет большие перспективы применения в различных сценариях, таких как лазерная медицинская красота, лазерная обработка и обработка поверхности.

Полимерный гомогенизирующий ДОЭ часто используется вместе с фокусирующими линзами для достижения более гибкого формирования и гомогенизации, поэтому наши стандартные продукты представляют собой сфокусированное формирование луча, используемое со стандартными линзами (по умолчанию f = 100 мм). Фаза гомогенизации полимера DOE определяется расчетными параметрами и получается с помощью методов компьютерной численной оптимизации.Типичные параметры применения формирования квадратной балки с плоской вершиной следующие:

Рисунок 1-1. Схема оптического пути квадратной гомогенизации полимера, разработанная DOE.

Параметры, необходимые для расчета фазы DOE гомогенизации полимера, следующие:

• Рабочая длина волны ( λ )
• Введите размер луча ( D )
• Эффективное фокусное расстояние объектива ( EFL )
• Форма и размер выходного пятна ( L )

2. Особенности

1. Для обычных форм (квадратная, круглая, прямая) эффективность дифракции >90%;

2. Для обычных форм (квадратная, круглая, прямая) неравномерность обычно составляет <10 %;

3. Высокий энергетический порог / высокий порог урона;

4. Балка с плоской вершиной имеет точные размеры и острые края;

5. Можно выбрать рабочую длину волны, а также форму и размер профилированного луча.

3. Производительность продукта

1. Достижимый      диапазон размеров формирующего луча.

•  Максимальный полный угол дифракции θ, достижимый при гомогенизации полимера DOE, определяется минимальной точностью процесса.Δ и рабочая длина волны:

Наша текущая минимальная точность процессаΔ (т. е. один минимальный пиксель) может составлять 5 мкм, а максимальный размер сформированного луча не может превышать расчетный диапазон максимального полного угла дифракции, который обычно устанавливается на уровне 1/4 диапазона полного угла .

• Размер дифракционного ограниченного пятна DL :

Где M ² — параметр качества входного лазера, EFL — эффективное фокусное расстояние линзы, D — размер входного луча, а λ — рабочая длина волны. Минимальный размер фасонного луча должен быть не менее чем в 1,5 раза больше размера пятна дифракционного предела.Резкость границы фасонного пятна вблизи дифракционного предела будет снижена.

2.     Характеристики, связанные с

• Из-за различных фазовых характеристик жидких кристаллов на левую круговую поляризацию и правую круговую поляризацию линейно поляризованный свет, падающий на гомогенизированный ДОЭ жидкокристаллического полимера, будет разделен на левую круговую поляризацию и правую круговую поляризацию с различные фазы, а затем фокусируется через линзу вблизи фокальной плоскости линзы. Формируются две точки фокусировки. Поверхности гомогенизации левой круговой поляризации и правой круговой поляризации перекрываются и оказываются между двумя положениями фокусировки.

Рисунок 2-1 Распространение света в направлении Z вблизи однородной световой поверхности (сечение YZ)

• Влияние состояния поляризации падающего света:

(а) падающий равномерно поляризованный свет (линейно поляризованный свет или свет с круговой поляризацией) может обеспечить эффект равномерного формирования;

(б) Если падающий свет является светом с круговой поляризацией, излучаемый свет будет светом с круговой поляризацией и противоположным вращением, а излучаемое однородное световое пятно будет иметь такое же состояние поляризации;

(c) Если падающий свет представляет собой линейно поляризованный свет, излучаемый свет представляет собой векторно-поляризованный свет. Направление поляризации зависит от угла ориентации быстрой оси жидкокристаллического полимера, а излучаемые однородные световые пятна имеют разные состояния поляризации.

• Эффекты пластической формы:

(a) Когда формообразующая форма представляет собой симметричный узор, как линейно поляризованный свет, так и свет с круговой поляризацией могут достигать одинакового эффекта формирования, но состояние поляризации внутри сформированного светового пятна, полученного при падении линейно поляризованного света, является непостоянным;

(б) Когда формообразующая форма представляет собой асимметричный узор, будет падать линейно поляризованный свет, образуя наложенное изображение вертикального изображения и перевернутого изображения узора, при этом будут падать левая круговая поляризация и правая круговая поляризация. для получения вертикального изображения и перевернутого изображения соответственно.

3.     Качество формирования луча

• 
  Качество формованного пучка характеризуется дифракционной эффективностью и неоднородностью, где неоднородность равна:

    То есть она определяется среднеквадратичной ошибкой интенсивности света в пределах целевого графического диапазона.

• Фактические характеристики формирования луча в основном связаны с качеством входного луча.Источник лазерного света должен быть одномодовым ( TEM00 ) и M ² < 1,3.Размер пятна должен соответствовать расчетному значению.В то же время, входной луч должен быть коллимирован и выровнен по центру DOE . Если есть отклонение в параметрах падающего света, это повлияет на конечный эффект дифракции.Общий типичный диапазон допуска следующий:

Конструкция отклонения длины волны	±5 нм
Смещение XY (эксцентриситет)	±5%× диаметр входного луча
Диаметр входного луча	±5%
Наклон падающего света	±5°
Диапазон расфокусировки	±50% × размер пятна формирования фокуса

(a) Влияние конструкции отклонения длины волны: конструкция отклонения длины волны в основном отражается на ошибке замедления покрытия жидкокристаллической полимерной пленки, что влияет на дифракционную эффективность гомогенизированного ДОЭ полимера. Чрезмерная ошибка отклонения приведет к интенсивности нулевого порядка выходное световое пятно слишком яркое и неровное. .

(b) Влияние эксцентриситета X/Y: Эксцентриситет X/Y главным образом отражается в том факте, что падающее световое пятно не проходит через центр прозрачной апертуры ДОЭ, что влияет на однородность дифракционного светового пятна. приводят к неравномерному распределению силы света выходного светового пятна.

Рисунок 3-1. Интенсивность дифракции в фокальной плоскости изменяется при однонаправленном смещении падающего светового пятна.

Рисунок 3-2. Интенсивность дифракции в фокальной плоскости изменяется при изменении диагонали падающего светового пятна.

(c) Диаметр входного луча: размер падающего светового пятна должен соответствовать расчетному размеру пятна. Разница приведет к тому, что интенсивность света вокруг выходного светового пятна будет слишком большой или слишком маленькой, что повлияет на окончательную гомогенизацию и формирование эффект.

Рисунок 3-3. Интенсивность дифракции в фокальной плоскости изменяется в зависимости от радиуса падающего пятна w.

(d) Наклон падающего света: наклон падающего светового пятна увеличивает толщину жидкокристаллической полимерной пленки, через которую проходит падающий свет, вызывая изменение замедления и, таким образом, влияя на эффективность дифракции. вызывают эксцентриситет падающего света при прохождении через ДОЭ, влияя на выходной сигнал.

(д) Эффект расфокусировки: разработанный полимерный гомогенизированный ДОЭ может производить ожидаемое гомогенизированное световое пятно определенной формы только в расчетной фокальной плоскости. Если оно отклоняется от фокальной плоскости, это приведет к неравномерному распределению интенсивности выходного светового пятна.

Рисунок 3-4 Изменение интенсивности дифракции в фокальной плоскости в зависимости от рабочего расстояния z

4. Описание определения параметра

1. Поскольку на краю выходного светового пятна имеется медленно меняющаяся область, диапазон расчета различен, и полученные данные также сильно различаются. Поэтому диапазон расчета соответствующих параметров этого продукта определяется следующим образом:

Рисунок 4-1 Схема определения параметров

• Неравномерность (RMS, 90%): диапазон расчета определяется как среднеквадратическая ошибка интенсивности света выше 90% медленно меняющейся площади (область b).
• Дифракционная эффективность (FWHM, 50%): определяет диапазон расчета как пятно, ширина которого превышает половину максимальной ширины.
• Размер исходящего пятна (FWHM, 50%): определяется как размер пятна при половине максимальной ширины.
• Ширина зоны передачи (13,5%~90%): Определите диапазон расчета как ширину, соответствующую медленно меняющейся зоне 13,5%~90% (область a).

2. Порог повреждения

Исходя из сильных коротковолновых характеристик поглощения материалов LCP, чем больше рабочая длина волны гомогенизации полимера DOE, тем выше будет его порог повреждения. Контрольное значение порога повреждения для гомогенизации полимера LBTEK DOE составляет:

• 2 Дж/см^2 при 532 нм, 10 нс, 10 Гц;
• 10 Дж/см^2 при 1064 нм, 10 нс, 10 Гц.

 

 

 

Гомогенизация полимеров LBTEK DOE — возможности индивидуальной настройки

Таблица параметров возможностей настройки DOE для гомогенизации полимеров
проект			объем
Появление	Механический корпус		да нет Тубус объектива SM05/SM1/SM2/другие корпуса по индивидуальному заказу
	Материал стеклянной подложки		Н-БК7/УВФС/другие материалы
	AR-покрытие		Ravg<0,5 % при 400–700 нм Ravg<0,5 % при 700–1100 нм Ravg<0,5 % при 1100–1700 нм Пользовательское антиотражающее покрытие
Размеры	Геометрия подложки		Поддерживает различные формы резки (D-образные, круглые, многоугольные).
	Размер подложки		3-25,4 мм (диаметр или вписанный квадрат)
	прозрачная апертура		Квадратный/круглый тип (обычно более чем в 2,5 раза больше диаметра падающего светового пятна)
Оптические параметры	падающее световое пятно	длина волны	400-1700 нм
		размер	Пользователи могут настроить в соответствии с потребностями
		качество	ТЕМ00, М 2 <1,3
		состояние поляризации	Равномерное состояние поляризации (круговая поляризация, линейная поляризация, эллиптическая поляризация и т. д.)
	Параметры МОЭ	расчетная длина волны	400–1700 нм (в соответствии с длиной волны падающего света)
		Сумма задержки	λ/2
		Минимальная точность пикселей	5 мкм
		пропускание	>85%~95% при 400-450 нм >96% при 450–1700 нм
	Эффективное фокусное расстояние/рабочее расстояние объектива	ЭФЛ/з	Пользователи могут настроить в соответствии со своими потребностями (да/нет)
	Световое пятно выхода	размер	Пользователи могут настроить в соответствии с потребностями
		форма	Квадрат/круглый/прямой/другие формы
		эффективность дифракции	>90%
		Неравномерность	<10%
		Ширина зоны передачи	Обычно более 0,5 DL (дифракционный предел)
Для получения качественных гомогенизированных и профилированных световых пятен необходимо соблюдать следующие принципы проектирования: Падающий свет представляет собой одну поперечную моду (TEM00) и M2<1,3; Светлая апертура более чем в 2–2,5 раза превышает размер пятна падающего света; Конструкция падающего света обычно коллимирована. Если он имеет определенный угол расхождения, это необходимо объяснить перед проектированием; При использовании в сочетании с линзой можно гарантировать, что состояние поляризации падающего света будет однородным и одинаковым, в то время как состояние поляризации падающего света гомогенизатора ДОЭ, используемого отдельно, обычно поляризовано по кругу, и направление вращения зависит по дизайну; Размер выходного пятна с плоской вершиной не может быть меньше размера пятна дифракционного предела.Минимальный размер пятна более чем в 1,5 раза превышает размер пятна дифракционного предела.Полный угол дифракции максимального размера пятна составляет 1/4 от расчетного максимума. полный угол дифракции (расчет дифракционного предела и максимального полного угла дифракции) формулу см. в техническом описании) Ширина зоны пропускания не может быть меньше дифракционного предела (DL) более чем в 0,5 раза и по конструкции может быть приближена к 0,5DL.

Если нужные вам параметры не включены в приведенную выше таблицу, обратитесь за подробностями в техническую поддержку LBTEK!