级联光栅
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产品说明
  • 液晶聚合物/N-BK7窗口片,三层1英寸双切边衬底
  • 多级光栅与波片组合作用,共同构成分束功能
  • 线偏振光入射,可用于实现一维或二维均匀分束
  • 高分束均匀性、高分束效率、高分束角精度
  • 工作波长λ:532、1064 nm;分束角θ:2 °、4 °;分束模式:1×4、2×2
  • 支持参数规格的灵活定制

LBTEK 级联光栅分束器(Multilayer Grating Beam Splitter,MLGS)采用N-BK7玻璃基底和液晶聚合物(Liquid Crystal Polymers,LCP)材料制成,由三层1英寸双切边衬底涂敷具备光栅和波片结构的LCP层组成,为单波长器件。当入射光为线偏振光时,根据各级光栅栅线的相对位置关系为平行或垂直,级联光栅分束器能够实现一维或二维的四分束功能,且得到的各束光为旋向不同的圆偏振光,其分束角与各级光栅周期相关。级联光栅具有较高的透过率,通过更优的相位设计和精确的延迟量控制,使其具有比典型达曼光栅分束器更高的分束效率和分束均匀性,且能保证较高的分束角精度。LBTEK 提供工作波长λ为532 nm和1064 nm,分束模式为1×4和2×2的级联光栅分束器标品,同时支持参数规格的灵活定制,以方便用户在不同应用场景下的多样化需求,详情请咨询LBTEK 技术支持。

示意图/演示视频
通用参数
元件材质
液晶聚合物/N-BK7窗口片
表面光洁度
60/40
元件尺寸
Ø25.4×3.0 mm,双2.7 mm平行切边
透射波前差
<λ/2@633 nm
通光孔径
Ø20 mm
延迟量精度及均匀性
±5 nm
中心偏移量
0.5 mm
分束角误差(全角)
±1 %
工作温度
-20~80 ℃
分束效率
>97 %

                   

                   

 LBTEK 级联光栅分束器——技术说明

 

一、概述

LBTEK 级联光栅分束器(Multilayer Grating Beam Splitter,MLGS)采用N-BK7玻璃基底和液晶聚合物(Liquid Crystal Polymers,LCP)材料制成,由三层1英寸双切边衬底涂敷具备光栅和波片结构的LCP层组成,为单波长器件。

当入射光为线偏振光时,根据各级光栅栅线的相对位置关系为平行或垂直,级联光栅分束器能够实现一维或二维的四分束功能,且得到的各束光为旋向不同的圆偏振光,其分束角与各级光栅周期相关。

级联光栅具有较高的透过率,通过更优的相位设计和精确的延迟量控制,使其具有比典型达曼光栅分束器更高的分束效率和分束均匀性,且能保证较高的分束角精度。其产生的光束阵列适用于激光加工、光通信、传感探测等领域中,具有较大的应用潜力。

二、产品外观

LBTEK 级联光栅分束器由三层1英寸双切边衬底构成,双切边相互平行,距离为20 mm。三层衬底上依次涂敷有光栅、波片、光栅LCP层,共同作用以构成其分束功能。

考虑到工业应用场景中的安装自由度,级联光栅分束器未安装于机械外壳中,标识均体现在裸片上:

  • 衬底的双切边与各级光栅栅线呈平行或垂直关系,可辅助标识分束阵列的几何方向
  • 在光学元件侧面,用黑色箭头标识指示了正确的入射方向。

图1 LBTEK级联光栅分束器产品结构

三、光学特性

LBTEK级联光栅分束器具有偏振相关的光学特性:

  • 当入射光为线偏振光时,光束首先经过一级光栅的分束和偏振调制作用,变为两束圆偏振光;又经过四分之一波片的偏振调制作用,变为束带有一定偏转角度的线偏振光;再次经过二级光栅的分束和偏振调制作用,变为4束圆偏振光,最终实现分束效果。

图2 线偏振入射示意图,以1×4级联光栅分束器为例

  • 当入射光为椭圆偏振光时,级联光栅分束器的分束均匀性会显著减小,通常呈现为两束光较亮,其余两束光较暗的效果。
  • 当入射光为圆偏振光时,经级联光栅分束器分束后,能量将主要集中在其中的两束光中,其余两束光几乎不可察。通过切换入射圆偏振光的旋向,可实现二分束扫描效果。

图3 圆偏振入射示意图,以1×4级联光栅分束器为例

四、参数说明

1. 分束模式

目前的LBTEK级联光栅分束器标准品有2×21×4两种分束模式:

  • 当一级和二级光栅栅线为平行关系时,分束模式为1×4。
  • 当一级和二级光栅栅线为垂直关系时,分束模式为2×2。

图3 级联光栅分束器分束模式示意图

2. 分束角

LBTEK级联光栅分束器的分束角与各级次光栅的相位周期相关:

  • 对于1×4分束模式的级联光栅分束器,各级次光栅相位周期与级联光栅分束器的分束角(相邻光束之间的夹角)在±1 %的分束角误差前提下,近似满足如下关系——

  • 对于2×2分束模式的级联光栅分束器,各级次光栅相位周期与级联光栅分束器的分束角(方形边长上两束光的夹角)在±1 %的分束角误差前提下,近似满足如下关系——

其中,p1、p2分别为级联光栅分束器一级光栅和二级光栅的相位周期,λ为级联光栅分束器的工作波长,θ为级联光栅分束器的分束角(全角)。通过精确控制各级光栅相位周期和组装精度,LBTEK级联光栅分束器能够确保分束角误差在±1 %内。

需要补充的是,在部分应用场景,尤其是要求极小分束角或极小分束阵列尺寸时(如小尺度激光加工),级联光栅分束器常须配合聚焦镜/场镜,进行光斑尺寸、功率密度、分束角或特定距离投影面上光束间距的调节,以达到更好的应用效果。详情请咨询LBTEK技术支持。

3. 分束均匀性及分束效率

级联光栅分束器的分束均匀性r定义为:

其中,Imax为分束光斑的最大功率值,Imin为分束光斑的最小功率值。

级联光栅分束器的分束效率定义为:

其中,I为出射光总功率,Ie为有效级次功率。

4. 损伤阈值

基于LCP材料的短波强吸收特性,级联光栅分束器的工作波长越大,其损伤阈值会有所增加。LBTEK 级联光栅分束器的损伤阈值参考值为:

  • 2 J/cm^2@532 nm,10ns,10Hz;
  • 10 J/cm^2@1064 nm,10ns,10Hz。

LBTEK 级联光栅分束器组装应用图 ① 30 mm同轴系统旋转调整架 CRM-1AS×1 ② 级联光栅分束器 MLGS25-1402-532×1
③ SM1卡环 SMIR×1 ④ SM1卡环扳手 OWR-1A×1

LBTEK 级联光栅分束器——应用案例

 

1. 阵列式激光加工

级联光栅分束器产生的光束阵列常用于阵列式激光加工场景中。通常,入射的高功率激光具有较大的光束直径,经级联光栅分束器分束后,每一束光的尺寸和能量分布与入射光相似。后经过聚焦镜/场镜作用,光束会聚,尺寸变小,功率密度增大,能够满足激光加工所需的高能量要求,又具备较小的光束尺寸,同时对分束角或特定距离投影面上光束间距进行调节,最终实现高效率、高精度的加工效果。

图1 阵列式激光加工分束效果仿真图

LBTEK 级联光栅分束器——定制能力

 

LBTEK级联光栅分束器除现有标准产品外,另提供各项参数规格的灵活定制:

级联光栅分束器参数表
项目 范围
外观形态 机械外壳

有/无;

SM05/SM1/SM2透镜套筒/其他定制外壳

玻璃基片

N-BK7/UVFS/其它材质

尺寸规格 基片几何形状 支持多种异形切割(如圆形、多边形)
基片尺寸 5-160 mm(边长或直径规格)
通光孔径 ≤90 %×基片内接圆直径
光学参数

分束模式 一维或二维2n分束
工作波长λ

400-1700 nm

增透膜

Ravg<0.5 %@400-700 nm;

Ravg<0.5 %@700-1100 nm;

Ravg<0.5 %@1100-1700 nm;

用户自定义增透膜

分束角

1 °-20 °(全角)@532 nm;

2 °-40 °(全角)@1064 nm

分束均匀性

可做到>95 %@400-700 nm;

可做到>98 %@700-1100 nm

若您需要的参数不在上表覆盖范围内,欢迎联系LBTEK技术支持详询!

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级联光栅分束器,分束模式1×4
  • 光栅栅线相互平行,用于实现一维1×4分束效果
  • 线偏振光入射,分束均匀性>90 %或>93 %
  • 高分束效率,极低零级占比
  • 标准波长532 nm、1064 nm可选

LBTEK 1×4级联光栅分束器的一级、二级光栅间栅线相对位置为平行式设计,可用于实现一维1×4分束效果。当入射光为线偏振光时,分束均匀性最佳,确保>90%(532 nm)或>93%(1064 nm)。同时具有较高的有效级次占比,分束效率>97 %。

1×4 级联光栅分束器中一级(左)、二级(右)光栅在线偏振光下形貌
产品型号 分束模式 分束角θ(全角) 工作波长λ 单价 对比 发货日期
MLGS25-1402-532 1×4 2 ° 532 nm ¥9945
3周
加入购物车
MLGS25-1404-1064 1×4 4 ° 1064 nm ¥9945
3周
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级联光栅分束器,分束模式2×2
  • 光栅栅线相互垂直,用于实现二维2×2分束效果
  • 线偏振光入射,分束均匀性>90 %或>93 %
  • 高分束效率,极低零级占比
  • 标准波长532 nm、1064 nm可选

LBTEK 2×2级联光栅分束器的一级、二级光栅间栅线相对位置为垂直式设计,可用于实现二维2×2分束效果。当入射光为线偏振光时,分束均匀性最佳,确保>90%(532 nm)或>93%(1064 nm)。同时具有较高的有效级次占比,分束效率>97 %。

2×2 级联光栅分束器中一级(左)、二级(右)光栅在线偏振光下形貌
产品型号 分束模式 分束角θ(全角) 工作波长λ 单价 对比 发货日期
MLGS25-2202-532 2×2 2 ° 532 nm ¥9945
3周
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MLGS25-2204-1064 2×2 4 ° 1064 nm ¥9945
3周
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