强度包络的精确形状由均质器定义决定——通常有若干种类型。
光学均质器的定义
光学均质器是一种使光束的强度分布更均匀的光学组件。这意味着光束分布中的局部强度变化被消除，光束的整体包络变得平滑。
均质器的工作 原理
通过以受控角度扩散光、扰乱相位并产生受控发散实现均化。因此，光束波前上的每个点都成为具有发散角的光源，并且这些点在远场的重叠会产生更均匀的强度分布。
这并不意味着光束分布内部不能有散斑或高频噪声——对于高度时间相干的光源，由于干涉效应，光束重叠会导致强度下降。对于相干性较差的光源，例如高M2激光器或LED，重叠不会导致强干涉，光学均质器产生的强度形状变得平滑。强度包络的精确形状由均质器定义决定——通常有若干种类型。
通过强度分布定义均质器
通常有两种均质器，随机散射型与受控散射型。
- 随机散射扩散器的工作原理是在光束前端创建具有一些典型比例的随机相位轮廓。这可以通过粗糙的磨砂玻璃表面或具有体积散射的材料（如乳色玻璃）来实现。虽然在技术上仍属于均质器的定义，但该均质器的应用非常有限。它只能生成高斯光束轮廓，并且角度的控制通常受均质器表面散射源统计数据的限制。它们的主要优点是成本低，并且它们经常用于光源具有高发散角且不相干的照明应用，因此照明轮廓的精确控制不如均匀性重要。
- 受控散射均质器，也称为光束整形扩散器，是大多数用户在被问及激光均质器定义时想到的均质器。这些是高度定义的相位表面，能够以预先定义的角度和每个角度的强度比散射光。这可以通过衍射光学元件（DOE）、微透镜阵列或宽带扩散均质器来实现，例如Holo/Or的BD。
- 激光束均质器几乎始终是受控散射型，因为随机扩散器的高斯输出对于大多数激光工艺和应用来说并不是最佳的。
激光光束均质器的类型比较
如上所述，用于激光均化的扩散器主要有三类。
- 折射扩散器，例如微透镜阵列，是多色的（材料透明时可在所有波长下工作），并且具有高效率。然而，由于生产过程的原因，它们往往对扩散角有一定的公差，并且由于微透镜的固定间距，在照明图案内部具有周期性的伪影。此外，边缘锐度通常受微透镜间距的限制。
- 衍射扩散器是单色的，仅在设计波长下工作。然而，由于其光刻生产工艺，它们具有受衍射限制的边缘锐度和绝对角精度。与受微透镜封装限制的折射扩散器不同，它们还具有完全的整形自由度。这使得它们特别适用于需要精确扩散角的高端激光应用，例如激光工业加工和美容激光治疗。
- 宽带扩散器结合了衍射扩散器完全自由整形以及折射扩散器的多色和高效率的优点。这是通过定义具有光的折射和衍射散射的表面来实现的。宽带扩散均质器可用于热处理、焊接和表面退火等应用。
始终记住均质器的定义与系统相关这一点很重要——用作点阵发生器（衍射多光斑或微透镜阵列）的组件可以通过使用散焦或减小光束尺寸发挥均质器的作用。
TL；DR – 问答摘要
什么是光学均质器？
光学均质器定义如下：均质器是一种光学元件，能够使通过它传播的光束在远场更均匀。
均质器的工作原理是什么？
均质器的工作原理是扰乱通过它的光束的相位，散射击中它的光束，使光束前端上的每个点散射到多个角度，并与来自其他点的散射重叠。这种重叠产生了均匀的强度分布。
均质器有哪些类型？
低端应用为随机散射扩散器，如毛玻璃和乳色玻璃扩散器。这些器件只产生高斯分布，主要用于照明。高端应用为光束整形扩散器，它可以生成平顶分布和任何所需的形状。
