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。
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
光斑尺寸通过以下公式进行定义: 
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。
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
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:
- 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。
- 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）。
- HEDS凸面– HEDS之后会聚的子光束。
- HEDS凹面-在HEDS之后发散的子光束。
标准扫描式高效率激光分束器的规格:
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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。
参考文献:
- Brodsky, Alexander, et al. “Adjustable‐Function Beam Shaping Methods: Improving throughput, seam height, strength, and the edge smoothness of the joints with process‐specific tailored laser intensity distribution.” PhotonicsViews 16.2 (2019): 37-41.
- Xie, J. “Dual beam laser welding.” Welding journal 81.10 (2002): 223s-230s.
- Hansen, K. S., Morten Kristiansen, and F. O. Olsen. “Beam shaping to control of weldpool size in width and depth.” Physics Procedia 56 (2014): 467-476.
- Cui, Li, et al. “Welding of Dissimilar Steel/Al Joints Using Dual-Beam Lasers with Side-by-Side Configuration.” Metals 8.12 (2018): 1017.
- Mohammadpour, Masoud, et al. “Effect of dual laser beam on dissimilar welding-brazing of aluminum to galvanized steel.” Optics & Laser Technology 98 (2018): 214-228.
- Grajcar, Adam, et al. “Twin-spot laser welding of advanced high-strength multiphase microstructure steel.” Optics & Laser Technology 92 (2017): 52-61.
- Miyashita, Y. “Developments in twin-beam laser welding technology.” Handbook of laser welding technologies. Woodhead Publishing, 2013. 434-465e.
- https://www.twi-global.com/technical-knowledge/published-papers/manufacturing-with-lasers-developments-and-opportunities-july-2004
