光束整形和光束匀化在生活中的应用非常广泛，包括但不限于医学、美容、显微镜照明和机器视觉等领域，以下是匀化光斑的一些具体应用场景：
激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、融化材料以及改变物体表面性能，从而实现切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微雕等各种加工工艺的一种技术。 传统的高功率激光光源为高斯能量分布，能量自中心至边缘逐渐降低，这种能量分布特点容易使激光加工工艺制程中出现功率不足导致的加工边缘毛刺、表面不平整、切除不彻底等瑕疵。 通过在激光加工系统中增加适用于高功率激光的匀化元件，能够将高斯光变为中心至边缘能量分布均匀度极高的光斑，可有效避免前述加工工艺制程中的问题。
图1. 高斯光与平顶光束加工情况对比
对于宽视场荧光显微镜，不均匀的高斯光束照明会使观测图样周围强度较弱而导致不清晰，或中间能量过高而导致过曝。 利用准直匀化转换器可使照明光斑能量均匀分布，从而确保载玻片观察范围内的均匀照明，提高观测图样质量。
图2. 发散光与平顶光束显微照明情况对比
激光3D扫描仪是一种利用高速激光，大面积、高分辨率、快速地获取物体表面的三维数据信息，从而实现3D实景模型复建的技术手段。 利用准直匀化转换器可以实现长距离大匀化面积的匀化光斑传输，可以提高3D扫描的精度和效率。
图3. 3D扫描示意图
生产线中，通过获取线形光打在物品或零件上的图像，分析其形变与光强变化，即可得到物品的实时位置和形态信息，帮助机械臂判断下一步的具体生产操作。 通过均匀线形光斑照射被测物体，可以减少由于光照不均匀造成的测量误差，提高机器视觉系统的测量精度和稳定性，在进行尺寸测量、形状识别等任务时效果显著。
图4.平顶线形光斑机器视觉应用示意图
在激光雷达、3D传感等类似应用场景中，需要以均匀的矩形光斑作为发射光。 可以使用双片平板柱透镜阵列进行光束整形和匀化，可以使其在整形的同时进行匀化。
匀化DOE是一种基于衍射光学原理设计的光学元件，主要作用是对高斯光进行整形和匀化 ，通常配合聚焦模块在焦面产生匀化光斑（也可定制不配合聚焦镜、单独使用的款式）。 它是根据已知的入射光参数、透镜焦距以及预期出射光参数，利用点对点映射方式计算得到设计相位。 因此，该元件对入射光的光斑大小，光束质量有较为严格的要求。 匀化DOE具有高均匀度、高透过率、高损伤阈值、边界锐利、设计灵活等优点，在激光加工、激光医美、表面处理等场景中具有很好的应用前景。 LBTEK的聚合物匀化DOE以及石英匀化DOE不仅能够满足多种波段需求，同时也支持参数规格的灵活定制，下图展示了一种典型的激光加工应用光路。
图5. 匀化DOE激光加工光路示意图
准直匀化转换器是基于空间局部光衰减原理来实现的光束匀化整形。 准直的高斯光入射时，先会经过前方的线偏振片形成线偏振光，再经由其中的结构化波片生成矢量偏振光，最后通过后面一片偏振片实现对高斯光部分光强的衰减，从而实现光束的准直匀化。 基于该原理，其透过率一般只可做到>50%，且该元件对入射光的光斑大小，光束质量同样有较为严格的要求。 准直匀化转换器的优点在于能够实现长距离传播的准直平顶光，可适用于成像、照明、长距离激光加工等领域。 LBTEK的准直匀化转换器有工作波长532nm/633nm、入射光斑直径2mm/4mm/6mm的不同规格可以选择，当然也同样支持参数规格的灵活定制。
图6.准直匀化转化器平顶光斑示意图
使用微透镜阵列和透镜的组合可以完成光束的匀化。 这是一个先微分后积分的过程。 微透镜阵列首先将入射光束分割成很多个小单元，光束在每个单元的能量分布可以近似看成是均匀分布的，而每一个微透镜对应的光束都会在透镜后焦面均匀分布。 透过各个微透镜的光束在透镜后焦面叠加 完成光束均匀化，这种方法能生成较大的匀化光斑。 LBTEK提供的微透镜阵列包含镀增透膜和铬掩膜两种类型。
图7.微透镜阵列匀化示意图
相较于微透镜阵列，衍射形平板微透镜具有平板结构的优势，可通过不同旋向的圆偏振光切换来实现透镜单元不同的汇聚与发散效果。 与微透镜阵列类似，它可以配合透镜来完成光束的匀化整形，具体光斑形状与透镜单元形状有关，可生成尺寸较大的匀化光斑。 LBTEK的平板微透镜系列提供多规格定制服务，包括特殊尺寸、工作波长、射束发散角、射束轮廓等指标。
图8.平板微透镜阵列匀化原理图
工程漫射体是一种特殊设计的光学材料，其表面具有经过特殊处理而产生的微观结构。 这些微观结构能够均匀地将入射光线散射，使得光线呈现出更均匀的分布。 此元件的优点在于可以较为精确地控制散射角度及光强分布。 在一些需要特定光学效果的应用中（如照明、显示等），它可以提供更好的性能和效果。 LBTEK工程漫射体有多种散射角度可供选择。
图9.工程漫射体匀化效果展示
磨砂玻璃散射片表面为随机的非周期性结构，当激光器光源发出的高斯光束入射时，可以对入射光束起到一定的匀化效果。 相较于工程漫射体，磨砂玻璃散射片的光学性能没有那么精确可控，但其工艺相对简单，成本较低。 通常应用于一些简单的照明场景中。 LBTEK提供了多种规格磨砂玻璃散射片以匹配从细到粗的多种散射应用。
图10.磨砂玻璃散射片匀化效果展示
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