一字线型光斑是指激光通过不同光学元件产生的一条直线光斑,常在精确定位、标记和测量任务中被广泛使用。 接下来,我们将介绍一字线型光斑的生成方法、应用以及特点对比。
01
线型光斑的生成方法
柱透镜/平板柱透镜
用于获得能量中心强两边弱的线型光斑
LBTEK提供未镀膜、镀有不同波段范围增透膜的N-BK7材质柱面透镜以及基于液晶聚合物/N-BK7窗口片的平板柱透镜,可供多种应用选择。
鲍威尔棱镜
用于获得能量较为均匀的线型光斑
LBTEK鲍威尔棱镜为N-BK7材质,可以让Ø0.8mm(1/e^2)633nm的准直入射高斯光经过鲍威尔棱镜后将光强均匀分布。 在激光线以中心对称的80%范围内,非均匀性<30%。 适用于各种生物医学、汽车装配、线扫描共焦显微镜等机器视觉应用。
柱透镜阵列/平板柱透镜阵列
用于获得精度较高的线型光斑
柱透镜阵列由相同间距的柱透镜组成,相比于传统的柱透镜,它可以在实现线型光斑的同时使光源能量沿扩展方向均匀化。 配合透镜使用时,能够通过先微分后积分的方式获得边缘锐利的匀化线型光斑。
平板柱透镜阵列是一种基于液晶聚合物的衍射光学原理实现光束一维整形和匀化的平板光学元件,由聚合物薄膜上的一维阵列式相位分布实现柱透镜阵列功能。 该器件为单波长设计,无球差,平板结构易于集成。
平板柱透镜阵列的优势在于其适配光斑大小可以根据系统需求灵活调整,并且还可以通过改变配合透镜焦距的方式来对其线型光斑长度以及工作距离进行调节。 在成像、机器视觉、半导体激光器准直领域有较大应用潜力。 LBTEK拥有不同规格的基于液晶聚合物/ N-BK7基底的平板柱透镜阵列,同时也可提供灵活定制服务。
柱透镜/平板柱透镜阵列示意图
一字线型匀化DOE
用于在焦面生成能量较高的线型光斑
一字线型匀化DOE需要配合聚焦模块在其焦面产生一字线型光斑,利用点对点映射方式计算得到设计相位,再用LCP薄膜引入设计好的几何相位分布实现对高斯入射光的整形和匀化。 因此,其对于入射光斑的光束质量、光斑尺寸等参数有着严格的要求。 一字线型匀化DOE在焦面得到的一字线型光斑长度一般为几十微米到几毫米量级,宽度为衍射极限,通常用于激光加工场景。 除提供1064nm、532nm波长外,LBTEK一字线型匀化DOE也支持参数规格的灵活定制。
一字线型匀化DOE示意图
02
线型光斑的应用
线激光可以用于机器人、扫地机的激光雷达系统中的避障任务。 通过对周围投射一条直线光束,机器人可以利用光线的反射和形变来确定自身周围的障碍物,从而实现精确避障。
扫地机激光雷达应用
在线扫描OCT中,线型光斑通过光学元件聚焦成一细线,在扫描过程中沿着样品表面移动。 当光线与样品中的不同结构相交时,部分光被反射或散射回来,形成干涉信号。 通过分析这些干涉信号的强度和相位,可以重建出样品内部的结构信息。
在线扫描共焦显微镜中,通过使用线型光斑,将光斑沿着样品表面进行扫描,从而实现对样品表面的快速成像和高分辨率的三维结构重建,可以较大地提高扫描效率。 线型光斑在样品表面移动时,与样品相交的区域会产生共焦成像信号。 通过检测这些共焦信号的强度和相位,系统可以确定样品表面各点的高度和形态信息。 通过不断移动线型光斑,并记录每个位置的共焦成像信号,最终可以构建出样品的三维结构模型。
在线扫描共焦显微镜工作原理示意图
03
不同方案特征对比