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光束整形

轻松将高斯光转换为平顶光。

由非球面镜构成的光束整形器

拥有a|TopShape、a|AiryShape和a|SqAiryShape这三款光束整形器,艾斯飞睿提供了高效的方式将高斯光整形为平顶光,并且在各种激光应用中大放异彩。基于非球面光学,这些镜片模组允许将高斯激光束转换为各种圆形和方形的平顶光。得益于高精度的制造技术,这些光束整形器拥有非凡的质量和稳定的效果,适合于各种激光的应用场景。


a|TopShape


a|TopShape是一种创新型光束整形器,它将准直高斯光束转换为强度均匀分布的略微放大(M≈1.5)的准直平顶光束。它拥有紧凑的设计结构和卓越的光学质量,整形后的光束均匀度可达90%或以上。该光束整形器可覆盖宽光谱范围(320nm – 2500 nm),接受10mm直径(公差±10%)的入射高斯光,可生成长距离和稳定的平顶光束。使用常规版本,工作距离可达0.3米;如果使用LongDistance版本(a|TopShape LD),工作距离可高达1.5米;如果使用最新型的a|TopShape LDX,通过调整输入光束的直径和发散角度,均匀的平顶光束可以维持长达3米。由于有效工作距离随着光束尺寸的减小而减小,因此a|TopShape LD和LDX特别适合于需要较小光束直径的应用。如果对平顶光的均匀度要求不高,工作距离可以调整为更长(请参阅灵活性)。


a|TopShape
a|TopShape LD
a|TopShape LDX

规格

  • 卓越的光学质量(光束均匀度高达90%到95%)
  • 宽光谱范围(320nm – 2500 nm),适用于多波长的应用
  • 工作距离 (光束均匀度保持在90%以上):
    • a|TopShape:至少300mm;
    • a|TopShape LD:可达1.5米;
    • a|TopShape LDX: 至少1.5米 – 通过调节入射光的直径和发散角,工作距离可达3米。
  • 入射光的直径:
    • @ 1/e2 = 10 mm (± 10%) 直径的入射光照射 a|TopShape 和 a|TopShape LD 整形器
    • @ 1/e2 = 10.0 - 10.4 mm 直径的入射光照射 a|TopShape LDX
  • 出射光的 FWHM = 介于15.2 mm 和 15.7 mm之间
  • 激光损伤阈值: 12 J/cm², 100 Hz, 6 ns, 532 nm, 532 nm 对于具有更高激光功率的应用,我们邀请您了解我们的V型镀膜选项。请随时联系我们,我们将提供适合您需求的个性化解决方案。

技术尺寸 [mm]


灵活性

TopShape LD和LDX的关键特征是它们长而稳定的传播距离。下图显示了工作距离为100 mm、1000 mm、3000 mm和4000 mm时光束的强度分布。在1.5米的工作距离之内,LD款的光束均匀度高达95%。通过改变输入光束直径,TopShape LDX可以将94%的均匀度保持在3.2米以内。


由于可以灵活地调整入射光的直径和发散角度,a|VariColl是a|TopShape LDX的理想准直器。如果您想了解更多信息,请参阅 光纤准直和光纤耦合 .


波长范围

光束整形器a|TopShape覆盖了355nm、632nm和1064nm的设计波长,而a|TopShape LD和LDX则可适用于355nm、405nm、532nm、632nm、780nm以及1064nm等不同的设计波长。



平顶光均匀分布的优势

光束整形器在例如激光材料加工显微镜检测以及荧光显微镜 等应用中起着重要作用 。高斯是一种常见的激光光束,他的强度集中在光束的中心,不适用于部分应用场景。而平顶光则呈现强度均匀分布的形态,相比于高斯光,可以实现更好的切割边缘质量和更均匀的照明效果。欢迎您了解和使用来自艾斯飞睿的光束整形器,轻松将高斯激光光束转换为准直或聚焦的平顶光束,实现光束强度的均匀分布。


用于直接从库存生成准直 Top-Hats 的光束整形光学器件。

a|AiryShape 和 a|SqAiryShape


另一种针对从300nm到1600纳米的波长进行优化的光束整形器是a|AiryShape。该光束整形器与聚焦透镜相结合,将准直的高斯光束转换成聚焦后的圆形平顶或圆环光斑。由于其紧凑的设计,a|AiryShape可以很容易地集成到现有的设置中。

想在焦点的位置创建方形的平顶光斑吗?a|SqAiryShape帮助您解决难题。该光束整形器与聚焦透镜相结合,把准直高斯光束转换成聚焦后的方形光斑,如平顶光斑和圆环光斑。它适合300 nm至1600 nm入射光波长范围,其紧凑的设计(长度仅17.3 mm)也令人印象深刻,可以轻松地适配现有的工作台设置中。使用聚焦镜后,它的工作距离被大大缩短。将a|BeamExpander、a|SqAiryShape与200毫米焦距的聚焦镜集成在一起,可以将配套总长度减少了25%。



规格和技术尺寸 [mm]

  • 生成不同形状的光斑
  • 可以轻松地通过调整焦距来改变光斑尺寸
  • 适用波长范围 :300 nm 到 1600 nm
  • 可轻松集成到现有装置中
  • 通过高精度的安装套件实现完美对准
  • 紧凑的设计
  • 入射光直径 @ 1/e2 = 10 mm; 出射光直径 dAiry = 10 mm
  • 激光损伤阈值: 12 J/cm2, 100 Hz, 6 ns, 532 nm

性能额及灵活性

在下图中,沿其传播方向(z轴)的归一化光束剖面总结在一张图中,检测范围为腰部周围±1.5 mm。此外,不同工作平面中对应的最有趣的强度分布显示为2D和横截面图。两个特征光束轮廓图都是用a|AiryShape(λ=635nm)生成的。根据a|AiryShape的工作原理,不仅可以在聚焦透镜的焦平面中生成一个平顶光斑,还可以在不同的工作距离中创建各种光束轮廓,大大提高产品的灵活性。所示光束轮廓的生成质量取决于输入光束质量。为了获得最佳结果,需要具有最小化波前像差的完美准直光束。




右图显示了a|SqAiryShape(λ=1064 nm)的光束剖面横截面,以及其在不同工作平面中的强度剖面,检测范围为束腰周围±6 mm。由于a|SqAiryShape的工作原理,在焦点区域不仅生成一个方形的平顶光斑,而且生成各种具有四重对称性的光束轮廓。使用a|SqAiryShape,光束轮廓的生成质量也取决于输入光束的质量。为了获得最佳结果,需要具有最小化波前像差的完美准直光束。


波长范围

BeamTuning系列产品中的Airyshape可以根据您的需要,适用于宽波长范围。



可以生成圆形或者方形平顶光斑的光束整形器。

a|TopHat Tune Circle


a|TopHat Tune Circle旨在生成精确的圆形平顶光斑,其光束直径范围为1至10毫米,使其成为材料加工和其他激光应用的重要整形工具。该产品可与各种焦距的聚焦透镜配合使用,可灵活地调整工作距离和光束直径。通过改变聚焦透镜,用户可以轻松获取不同的的光束直径,同时保持均匀的光束轮廓,完美地展示了该光束整形器的多功能性。

a | TopHat Tune Circle适用于300nm至1600 nm的波长范围,可完美地对接现有的BeamTuning系列器件,如下图的模拟强度分布所示,在进行光束整形后,该器件产生了非常均匀的强度分布。它的外径为30毫米,可以轻松地安装在任何标准支架上,如a|VariMount,然后连接到聚焦透镜即可使用。




规格和技术尺寸[mm]

  • 适用于300 nm至1600 nm的波长范围
  • 输入光束直径10mm@1/e2
  • 光斑尺寸可根据焦距变化进行缩放。例如在与焦距为75mm的聚焦透镜结合使用时,整形并聚焦后产生的平顶光在75 mm工作距离处具有8 mm的直径@半峰全宽。
  • 该光束整形器和聚焦透镜之间的设计距离为17 mm,易于与asphericon的非球面镜套件进行连接。
  • 激光诱导损伤阈值:12 J/cm²,100 Hz,6 ns,532 nm
    对于更高激光功率的应用,请申请V-Coating。联系我们获取定制报价。

灵活性

a|TopHat Tune Circle可生成不同尺寸的均匀的圆形平顶光斑。如右图所示,这种光束整形器可以与各种焦距(例如50毫米、75毫米和100毫米)的聚焦透镜一起使用,只需更换聚焦透镜即可轻松调整工作距离和光斑直径。这使得a|TopHat Tune Circle成为一种多功能工具,可用于需要不同光束直径的应用,同时能够保持平顶光斑的均匀性。右侧的图表显示了平顶光斑的直径是如何随聚焦镜的有效焦距(EFL)变化而变化的。


为了获得最佳性能,强烈建议将a | TopHat Tune Circle与asphericon的非球面聚焦镜套件结合在一起使用。得益asphericon的安装光学理念,两者之间可以进行精确的预对准,确保轻松和快速的连接。只需将a | TopHat Tune Circle与asphericon的聚焦镜套件拧入到位,您就可以在最短的时间内实现高精度的平顶光斑。这种无缝连接的兼容性进一步增强了a|TopHat Tune Circle的便利性和可靠性,使其成为要求苛刻的光学应用的必选产品。



性能

a|TopHat Tune Circle的高性能在光束均匀性方面尤为明显,可确保在各种激光应用中获得一致可靠的结果。此处所示为设计波长为780nm的a|TopHat Tune Circle与聚焦透镜结合使用后,产生的平顶光束的模拟强度分布,展示了完全均匀的强度分布。这种均匀性对于材料加工、激光切割和其他需要激光一致能量分布的应用至关重要。

a|TopHat Tune Circle的外径为30毫米,可安装到任何标准支架中,如a|VariMount,并轻松集成到现有的光学设置中。系统即插即用的设计意味着它可以快速连接聚焦透镜,只需要极少的设置时间,大大提高了操作效率。此外,其物理结构确保了该器件的长期耐用性和可靠性能。



可以生成圆形或者方形平顶光斑的光束整形器。

参考项目

具有平顶光束的表面功能化(LIPSS)
具有平顶光束的表面功能化(LIPSS)
尽管朝向轮廓边缘的强度损失和相关的不均匀性,高斯强度分布对于结构化表面是优选的。在与耶拿的Otto Schott材料研究所合作中,艾斯飞睿分析了平顶光束分布在不锈钢上产生激光诱导周期性表面结构(LIPSS)的适用性方面的影响。
用于激光材料加工的光束整形器
用于激光材料加工的光束整形器
尽管高斯光束可通过直接烧蚀材料而产生较小的结构尺寸,但它们在烧蚀深度和质量方面存在弱点。由于能量的分布形态,光束边缘的强度降低,会导致不均匀的烧蚀。
用于荧光显微镜的光束整形器
用于荧光显微镜的光束整形器
如果使用能量不均匀的高斯光束照射,基于激光的宽场荧光显微镜的测量图像分析很快就会失效,而使用a|TopShape则可以大大改善这种情况。美国CREOL研究所显微镜装置中的高斯光束被a|TopShape整形器转换为均匀的平顶光束,可以确保载玻片的均匀照明,从而使图像更清晰易读。
用于激光焊接的光束整形光学器件
用于激光焊接的光束整形光学器件
增材制造工艺越来越多地用于生产自动化程度高的复杂部件。由于精确的激光束引导,它们能够实现分层、灵活的结构,例如二项式结构。混合工艺将传统制造的结构与使用激光焊接的增材制造所产生的精细结构相结合。
在焦点中生成方形平顶光斑的光束整形器
在焦点中生成方形平顶光斑的光束整形器
激光工艺在增材制造领域站稳了脚跟,除其他外,它们还能够根据材料和激光束之间的期望相互作用过程来调整强度分布。在与德国耶拿的Otto Schott材料研究所(OSIM)合作中,艾斯飞睿扩大了BeamTuning系列的产品范围,引进了一种新型折射光束整形元件。

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