简介
激光光束的特征是按高斯光束分布的相干单色照度，其中在光束中心光束强度最强，并向边缘衰减。如果按照工作平面上的强度分布观察，这种辐射分布会在中心产生一个能量很强的光斑，并在中心之外持续衰减，直至能级达到零。
在许多激光应用中，处理区域和未处理区域之间存在清晰边界的优势，这种能量分布并不是最佳的。
为了使处理区域和未处理区域之间实现最佳区分效果，建议使用激光光束整形器。
激光光束整形器是一种光学元件，它可以改变入射光束的强度分布，从而产生具有清晰边缘的清晰光斑形状，致使光斑内外的能级比率尽可能接近100%。
激光光束整形器的另一个特点是光斑内部的能量分布可以控制，从而能够实现更精确、均匀和可控的过程，将能耗降至最低。
Holo/Or提供几种类型的无源、非偏振激光光束整形光学器件，常见的类型有:
- 顶帽光束整形器
- 衍射扩散器
- 微透镜阵列
- 宽带扩散器
顶帽光束整形器
顶帽光束整形器，也称为平顶激光光束整形器，是适用于使用单模、低于M^2激光光束（通常情况下，M^2 < 1.5）的激光系统的高端配置。平顶激光光束整形器是一种DOE，它将高斯光束转换成具有均匀强度的平顶光束，其内部具有预先设计的角度尺寸，在形状边缘（“转换区域”）能量急剧下降。
DOE设计用于特定波长的工作，并利用制造工艺而达到完美的角精度和非常低的生产公差，使其成为要求高精度激光应用的最佳解决方案。在光学窗口装配，使其扁平、薄且轻，为许多需要紧凑解决方案的客户带来了附加值。
衍射扩散器
衍射扩散器最为适用于低相干激光光束的激光系统它对光束进行衍射，然后将自行倒频，以获得高度均匀、无散斑的光束。衍射扩散器可以被设计成任何期望的光斑形状和尺寸，其中包括自由形状的光斑形状，光斑内的能量分布受到控制（例如蝙蝠翼分布、非对称的尾翼等）。
衍射扩散器是一个DOE，与顶帽光束整形器相似，因此它具有相同的优点，具有尖锐的转换区域，完美的角度精度，非常低的生产公差和紧凑性等。不同于平顶激光光束整形器，衍射扩散器对于中心或光束大小并不敏感，因此非常容易集成到现有系统。
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微透镜阵列
微透镜阵列（MLA）可能是最常见和最知名的光束整形解决方案，但也可能是本文所提供的用于光束整形目的的解决方案中功能最有限的一种。顾名思义，它由在特定周期性网格中排列的微透镜阵列组成，通常为正方形、六边形或线性网格中的圆形、正方形或圆柱形透镜。在散焦区使用，或者作为成对“蝇眼”扩散器的一部分部件使用，它可以为不太相干的光束产生扩散效用，进行平顶整形。
与上述衍射光学光束整形解决方案不同，MLA是一种折射光束整形选项，适用于多色系统，在多色系统中，不止一个单波长需要在同一光路中进行相同的整形，或者使用白光或高度发散的光源，例如发光二极管。
微透镜阵列以高效率产生相当均匀的光束，可以设计产生几何光斑形状（圆形、方形、直线等）。但是由于具有折射子孔径特性，因此与衍射扩散器相比，它具有角度公差，边缘更模糊和柔和，因此不推荐用于要求高精度的系统。
宽带扩散器
宽带扩散器（BD），也称为工程用扩散器，是一种专用的平顶激光光束整形微折射扩散器，其结构与MLA非常相似，但是与简单的MLA相比，透镜体的伪随机排列可获得更好的均匀化质量。通过修改简单透镜分布范围之外的子孔径光学功能，可以实现对于形状的多功能控制，包括M形状（蝙蝠翼）甚至扁型环形状。
BD是专门设计的激光光束整形解决方案，适合在同一光路中使用多个激光器的应用，例如:RGB模块、可调谐激光器以及在宽光谱范围内工作的倍频激光器。
BD元件均匀性高，在从红外到紫外的宽波长光谱范围内具有相同的性能，效率高，没有零阶。
激光光束整形应用
激光光束整形应用范围广泛，能够从中获益。一些更常见的示例包括:
- 精确材料加工产品，比如：
- 激光切割
- 激光剥离
- 激光消融
- 激光钻孔
在这些应用中，光学设计者们通常在系统中安装一个顶帽DOE。
- 工艺均匀性要求高的区域激光热处理应用，例如:
- 材料加工中的焊接和钎焊。
- 美容医疗器械中的脱毛、去除纹身和身体塑形。
这些应用中，光学设计者通常安装衍射扩散器或宽带扩散器。
- 需要均匀投影的投影系统，例如:
- 激光电影投影仪
- 用于三维传感和机器视觉系统的飞行时间投影仪
- 激光方位
这些应用中，光学设计者通常安装一个宽带扩散器。
如何选择光束整形解决方案？
激光光束整形器的选择取决于许多变体，关于整形器与适合应用的对应情况，并没有明确的答案。以下定性表格总结了每种类型的差异和优势，并试图指导您找到适合您需求的正确解决方案。
您不确定需要什么方案？
请联系我们告知您的需求，我们的应用工程师将帮助您找到适合您的解决方案！
| 顶帽光束整形器 | 衍射扩散器 | 微透镜阵列 | 宽带扩散器 | |
| 设计波长 | 单一波长 | 单一波长 | 多波长/多色 | 多波长/多色 |
| 波长范围 | 紫外线到红外线 | 紫外线到红外线 | 紫外线到红外线 | 紫外线到红外线 |
| 光源类型和光束质量 | 单模激光器，M^2<1.5 | 多模式激光器，可以单一模式运作，但会产生强烈的光斑。 | Multi mode Laser, 多模式激光器 RGB模块，可调激光器，倍频激光器， 发光二极管 | Multi mode Laser, 多模式激光器 RGB模块，可调激光器，倍频激光器， 发光二极管 |
| 光斑形状 | 任何
| 任何 | 圆形、方形、矩形、线形、M形（“蝙蝠翼”） | 圆形、方形、矩形、线形、M形（“蝙蝠翼”） |
| 扩散角 | 角度小，精确，不会受到温度的影响。 | 中小角度，精确，不会受到温度的影响。 | 中等、宽角度角，±10%公差，可能会受到温度的影响。 | 中等、宽角度角，±10%公差，可能会受到温度的影响。 |
| 效率 | 非常高 | 取决于设计 | 高 | 高 |
| 均匀性 | 高 | 高 | 适中 | 高 |
| 转换区域 | 非常尖锐 | 尖锐 | 适中 | 适中 |
| 对于公差的灵敏度：光束尺寸、位置和中心 | 对于所有公差灵敏 | 不敏感 | 不敏感，需要最小的光束尺寸。 | 不敏感，需要最小的光束尺寸。 |
| 材料 | 硒化锌、FS、紫外线FS | 硒化锌、FS、紫外线FS、玻璃聚合物、聚碳酸酯 | 玻璃聚合物 | 玻璃聚合物 |
| FS、紫外线 FS、玻璃聚合物、聚碳酸酯 | 波束整形器/顶帽 | 均质器/扩散器 | ||
| – 产品目录 | 波束整形器 | 扩散器器 | 微透镜阵列 | 宽带扩散器 |
TL；DR – 问答
问：什么是激光光束整形器？
答：激光光束整形器是一种光学元件，用于控制通过它传播的光束的相位，并将光束的强度分布修改为明确定义的形状和大小，并控制光斑内的强度分布。.
问：如何塑造激光光束？
答：各种类型的激光光束整形器，它们各有不同的特性:
- 顶帽光束整形器
- 衍射扩散器
- 宽带扩散器
- 微透镜阵列
问：如何针对我的应用选择最佳的光束整形光学器件？
答：在上表中，您可以找到不同选项之间的对比表，但是最好的了解方式是联系我们，并告知您的输入光束规格和输出要求，我们将为您提供最合适的解决方案。
