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激光匀化器 激光均匀光斑 激光扩散器 激光能量均匀化
- 主要规格：
- 355nm,1064nm,808nm,10.6μm
- 激光匀化器的作用是使激光均匀地扩散成一个平面，也可称为均匀片，激光匀束元件(Homogenizers, Diffusers)，激光扩散片、激光均质、激光匀化、均化。
激光匀化器是一种衍射光学元件（DOE），其作用是将单模或多模的入射激光转化为具有所需形状的输出光束，得到面积较大的激光光斑同时具有均匀的光强分布。激光匀化器主要用于高功率激光应用，用于需要均匀曝光的场合，以准确定义的尖状的边缘，同时具有较高效率。
激光匀化器常见的用途是形成圆形，方形，矩形，椭圆形，六角形的激光均匀光斑。除此之外，几乎任何形状的图像可以设计，因此有时也把激光匀化器称为激光任意图形发生器。用户可以定制激光图案的强度分布，是激光光斑不同区域的能量多或少，如下图所示。
激光匀化器的特点
单模或多模输入光束
玻璃或塑料材料
没有准直的要求
可产生任何形状或对称输出
均匀/分均匀的强度分布
精确的扩散角控制
角度：几mrad~ 41deg
激光匀化器的应用
激光匀化/整形
激光材料加工：激光穿孔，烧蚀，划片，打标，切割和焊接
医疗/美容激光治疗
准分子激光器光束整形
激光热处理
激光匀化器的定义
激光匀化器（HM）分裂为半随机散射入射光束，在远场或焦平面上达到所需的形状的强度分布。用这种方法可以设计产生任意形状，以精确的角度和尺寸的输出强度分布。
激光匀化器的性能强烈依赖于入射光束参数。一般来说，可分为两类：
1）高相干光束（准单模）M2< ~ 5
2）多模激光束（M2> 5）
在强度分布的均匀性方面，单模激光器更适合用光束整形器（TH）来设计。当入射光束是由具有任意强度分布而不是一个完美的高斯光束时（高M2），衍射光学扩散成为首选的解决方案。
除了基本的形状为正方形，矩形，圆，椭圆，直线可以设计任意形状的。由于扩散器定义了一个特定的扩散角，客户可以通过选择一个聚焦透镜用正确的EFL控制在图像平面上的图像的大小。典型的结构包括：激光，均质器/扩散器DOE和聚焦透镜
激光匀化器的光学参数可以由以下公式计算：
维尔克斯光电有能力提供集成解决方法，结合DOE和一个特定的透镜聚焦成一个单一的混合元件。在这里，衍射结构将被蚀刻在聚焦透镜平面测（平凸透镜）。这种解决方案的优点包括减少光学表面，紧凑的尺寸和低重量。
激光匀化器的最小扩散角相当于约5-10倍衍射极限，更大的光斑通常具有更好的均匀性和光斑质量。衍射光斑直径的计算公式（D.L. spot size），衍射极限方程如下：
L =工作距离
λ=波长
D =输入光束在聚焦元件尺寸
M2=输入激光束的光束质量的价值
扩散器的扩散光束边缘陡峭。入射激光的发散角与HM扩散角的比例决定输出光斑过渡区域的质量。
一般建议保持输入光束的大小（1／e2）的在DOE透射区域的67%下，以保持良好的功率效率的。这将确保99%的高斯强度分布能量通过扩散器。
高M2输入光束可进一步的改善均匀性。
由以上对比可看出，激光匀化器对于M2值很小的入射激光会产生“噪点”振荡，或者叫做有斑点的激光光斑。然而，许多应用受益于斑点图片，例如材料加工应用，热的能量分布是不是一点的强度值更重要，斑点有一种天然的平滑效果在许多（但不是全部）的应用。
下面讨论激光光束质量M2对扩散效果的影响。随着M2的增加会造成两个效应，1）形状的边缘变宽，2）减少斑点（Speckles）和强度分布更加均匀
零阶效应（Zero-Order effect）：从不同M2输入光束的扩散光斑可以看到，M2值很低时，零阶是集中在一个较小的区域，使它看起来比周边地区强多了。
高均匀性激光匀化器系列（High homogeneity, RH / HH / XH）
维尔克斯光电光电代理的Holoor特色产品是高均匀性扩散器（HH），它的优点是具有更高的均匀性，和较低的零阶效应。其能够应用于具有较低的M2输入，同时不同使用光束整形器的场合。
高均匀性激光匀化器本包括两个衍射面。第一个衍射面降低入射激光的相干性，第二个衍射对激光进行扩散。
激光匀化器的应用实例-光纤激光器装置
下面是激光耦合到多模光纤中，通过聚焦透镜和激光匀化器在远场或者在焦平面上实现均匀的强度分布。
输出模式的数量与光纤长度、纤芯直径成正比。光纤的输出模式将会通过衍射均质机创建在焦平面上的干涉图案。然而，相对于单模光束，多模包含许多这些模式，彼此重叠。在焦平面上，这创造了一个良好的平均输出均匀。
公差对激光匀化器效果的影响
常见问题（FAQ）
问：平顶光束整形器（Top hat Beam Shaper）和激光匀化器（Diffuser）之间的区别是什么？
答：光束整形器与激光匀化器在某些时候容易混淆，但只要把握住以下几点就比较容易区分。只有M2<1.3的激光才能使用光束整形器，激光匀化器对M2值没有要求；光束整形器得到的激光光斑可以很接近衍射极限（1.5倍），而激光匀化器得到的衍射光斑最小也是衍射极限的5~10倍。
问：如果我用其它的激光波长而不是设计的波长会发生什么情况？
答：每个扩散器元件都是针对特定的波长设计，每一组衍射蚀刻图案对应一个给定的扩散角和给定的波长。因此，激光波长的偏移将导致一个新的扩散角。
蚀刻深度也需要针对特定的波长优化设计，波长变化会导致部分本该散射的能量转移到0级位置。
尽管如此，Holo/Or的库存可以灵活地在很宽的波长光谱产生各种各样的扩散角，满足客户各种定制化的需求。
问：激光匀化器（DOE）和聚焦透镜之间的推荐距离是什么？可以是几毫米？
答：激光匀化器（DOE）和聚焦系统的距离不是关键因素，只要聚焦系统的口径要足够大（~ 1.5 x HM）即可，这样能够防止由于截断造成的能量损失。
