光束均质器的定义
光束均质器，又称光均质器或扩散器，是一种光学组件或设备，用于使投射到其上的输入光束产生均匀分布。
激光均质器通过扩散光束的不规则性，随机或拟随机修改单模或多模输入光束。因此，输出光束在某一特定区域的远场或焦平面上有一个轮廓分明的、接近恒定的强度分布剖面，而在该区域以外的强度非常低。
激光光束均质器的类型
均质器的操作原理非常简单：通过散射光束来分散激光能量（能量通常集中在光束中心），使能量与其自身多次重叠，进而产生一个发散角比原光束更大但能量分散更均匀的光束。
因此，一个简单的模糊或粗糙的玻璃即可被视为一个激光均质器。然而，这种解决方案的光束均质效果非常差，其只能形成一种高斯形状。
不同的应用场景需要不同的均质性能和光学效率，因此我们提出了许多采用不同的均质工作原理的方法，包括：
- 放置在共轭面上的微透镜阵列
- 随机微透镜阵列或宽带扩散器
- 衍射均质器
- 多面镜
- 波导或多模光纤
- 旋转扩散板
等等。
Holo/Or提供了三种不同类型的光均质器-衍射均质器、微透镜阵列和宽带扩散器。
衍射均质器的工作原理和适用场合
衍射均质器沿着拟随机方向将通过该均质器的入射激光光束分裂开，从而利用干涉原理将分裂的光束扩散至几乎任何所需的形状或强度分布，同时在远场或焦平面具有精确的角度和大小。这种扩散器是一种准周期结构，对光束对中和大小不敏感，只要其高于由扩散角决定的最小光束直径即可。
衍射扩散器是为特定波长设计的，首选用于强度剖面控制极好、均匀的和尖锐的、衍射受限的转移区。衍射扩散器不仅限于对称或平坦分布，其还可以将光塑造成任意形状，包括多个矩形或大小不同的点，以及梯度强度剖面。
正如所有类型的扩散器，衍射扩散器对高度非相干的多模光束（M2>5）效果最好，因为光束重叠的均匀性随着相干性的降低而提高。对于高相干激光光束，建议采用顶帽光束成形器。
微透镜阵列作为均质器的工作原理和适用场合
微透镜阵列是一组具有固定间距和半径的微透镜。每个透镜都有一部分入射光束通过，通过透镜子孔径的这些光束形成透镜子孔径形状然后重叠在一起，从而获得一束均质化的光束。
当光束覆盖的微透镜数量较大时，微透镜阵列往往具有较好的均质化性能，在这种情况下，转移区通常会受到影响。因此，与衍射扩散器相比，它们形成的形状分布就没那么尖锐，且仅限于可能的孔径形状，即六边形、正方形、直线和矩形。
宽带扩散器作为均质器的工作原理和适用场合
宽带扩散器（又称工程扩散器）是Holo/Or特别为多波长激光系统客户设计的混合解决方案，这些客户对单一组件光束成形和均质化解决方案很感兴趣，该方案将为同一光路中不同波长的入射光束提供相同的输出形状。
宽带扩散器是一种基于子孔径的微折射解决方案，每个子孔径中的折射元件都具有一个可随机替换组件。这些混合扩散元件结合了折射透镜光焦度和定向扩散，使光可以形成任意形状，包括圆形扩散，同时保持与微透镜阵列相似的高扩散效率。
激光光束均质器的应用和用途
光束均质器通常用于激光（或其他光源）系统，在这些系统中，对均匀区域的表面进行处理是有益的。这是为了增加系统的光通量，或避免产生可能导致区域烧坏或处理不均匀的热斑。
已知应用示例包括：
- 建议进行表面处理的医学和美容应用（脱毛、去除纹身等）
- 材料加工应用，包括焊接、钎焊和表面处理，如金属硬化和重熔、激光清洗和激光粉末烧结。
- 激光投影，用于展示和灯光表演
- 飞行时间三维传感
TL；DR – 问答
问：什么是激光光束均质器？
答：光束均质器是一种光学组件，用于将任何输入光束转换成均匀的强度分布，通常是平顶分布。
问：光束均质器有什么用途？
答：光束均质器用于在一个区域或一个轮廓清晰的表面上形成均匀的强度分布，主要是热激光加工。
问：光束均质器的工作原理是什么？
答：不同的均质器具有不同的工作原理，但总体观点是相同的：对输入光束进行随机或拟随机修改，以扩散其不规则性，并在输出区域提供轮廓分明的均匀强度分布。
问：都有什么类型的光束均质器？
答：我们有许多不同类型的光束均质器，可提供不同的输出性能。人们应该选择最适合其系统输入光束性能和输出要求的均质器解决方案。最常见的解决方案包括微透镜阵列、宽带扩散器和衍射均质器。
问：我应该使用什么样的光束均质器？
答：在成形方面，衍射扩散器的自由度最大，但仅限于单波长（或同一激光器的谐波）。在效率方面，宽带扩散器是最佳成本效益解决方案，其在保证效率的同时还能保持成形自由，同时该扩散器是多色的。微透镜阵列主要用于低成本的预定形状的均质化，在这种情况下，网格状伪影的存在不是关键，或者光是高度不相干的。
