高效率1×2和2×2分束器

两光束分束器（1×2）和2×2四光束分束器在许多领域中都是具有非常大的用处，包括焊接、光刻、穿孔、切割和其他材料的处理应用。虽然我们的标准1×2两光束分束器（DS）和2×2四光束分束器具有高损伤阈值，分别提供高达81%和64%的效率，但对于更高要求的应用，在没有高阶衍射问题的情况下，即使存在1%的输入功率也是不可接受的。

对于对激光能量敏感的应用以及对效率有高要求的客户，Holo/Or开发了一系列新型衍射分束器。高效两光束分束器（HEDS 1×2）和高效2×2四光束分束器（Quattro Spot, HEQS 2×2）针对扫描应用，例如焊接和切割，我们推出了一种特殊的子类型高能探测器，扫描高能探测器。 

Holo/Or高效率两光束分束器（HEDS）是一种特殊的基于子孔径的衍射光学元件（DOE），能够以97%的效率将光束分成两光束分束器（HEDS 1×2）和2×2四光束分束器，并且几乎没有多余的残余能量。

高效率两光束分束器（HEDS）使用子孔径方法进行操作，因此它对中心对准敏感，并对光斑形状和尺寸具有影响。分裂轴上的光斑尺寸增加（光斑形状变成略微椭圆形），并且当使用单模激光（低M2）时才会观察到这种效应。对于多模激光器，这种效应通常可以忽略。我们建议您联系我们的销售部工作人员，了解模拟系统中高效率两光束分束器（HEDS）的详细情况。

欲知更多信息，请联系我们。

图1: 高效率两光束分束器（HEDS）与标准分束器能量分布的比较

high efficiency beam splitter - double spot profile

光斑尺寸通过以下公式进行定义: 
spot size formula

设：
DLSM – M2的光束尺寸=1
EFL – 有效焦距
λ – 波长
D – 输入光束尺寸

M2 – 输入激光束的M2值（光束质量）

对于较低的M2（<~4），由于公式中添加了0.75这个固定系数，所以聚焦光束将具有一定的椭圆度。

对于更高的M2值，光斑将变得对称。

对于低M2（单模）激光器，HEQS 2×2分束器对称地增加M2，因此不会出现椭圆度，光斑尺寸会增加。

high efficiency beam splitter - double spot
high efficiency beam splitter - quatro spot

标准分束器DS/2×2与HEDS/HEQS的比较

*取决于输入光束；对于单模输入，直径为+/- 0.5%的对中心精度会导致高阶间出现2%的偏差。

请在此处查看其他分束器产品，并阅读应用指南。

扫描式高效率激光分束器

近年来，许多工业应用程序正在向自动化方向转变，并为此目的使用高效率激光器。从高效率激光器使用中受益的激光扫描应用是工业焊接工艺。

激光输出光束的典型形状是高斯、超高斯或其他任意形状。这些形状几乎不适于工业激光焊接工艺。为了更好地根据工艺流程调整激光输出，许多焊接设备制造商针对某些焊接方案使用采用双脉冲点焊工艺，例如：

  • 两块不同厚度板材的焊接。
  • 不同材料的焊接
  • 高速焊接
Scanning HEDS illustration

HOLO/OR采用我们的衍射分束器技术，配有专用的高效两光束分束器元件（HEDS），提供了一种紧凑且经济高效的双点点焊解决方案。根据客户的反馈，我们开发了专用产品，以便更好地服务于激光焊接行业:

  1. 扫描式高效率激光分束器–一种由两个衍射面组成的衍射光学元件（DOE），其分裂方向与刻面分配器垂直。
  2. 半扫描式高效率激光分束器–与扫描式高效率激光分束器相同，但具有一个清晰的区域，而不是一个面（将能量散射到原始零阶光斑中）。
  3. HEDS凸面– HEDS之后会聚的子光束。
  4. HEDS凹面-在HEDS之后发散的子光束。
Scanning HEDS Schematic pictures

标准扫描式高效率激光分束器的规格:

典型设置:

衍射图的示意图:

HEDS系列的一般优势:

  • 效率> 97 %。
  • 波长:193-10600纳米。
  • 绝对角精度。
  • 没有不被利用的区域 – 元件的100%区域能被有效利用。
  • 可通过调整光束和元件位置，调整每束光的功率。

扫描式高效率激光分束器的优势:

  • 扫描方向上的强度分布没有发生变化。

仿真

HOLO/OR努力使其衍射元件尽可能容易地集成到客户的光学系统中，并不断开发仿真工具、视频教程和应用指南。

Scanning HEDS ZEMAX model and simulation

在这里下载ZEMAX案例。

参考文献:

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