LBTEK 准直匀化转换器——技术说明

一、概述

LBTEK 准直匀化转换器基于空间局部光衰减原理来实现光束匀化整形，由结构化波片及前后两片平行线偏振片以一定角度构成，线偏振光经过结构化波片生成矢量偏振光，再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。

由于结构化波片相位分布基于理想高斯光设计，所以对入射光质量要求较高，一般要求为单模且M2<1.3。

相比于LBTEK DOE匀化器，准直匀化转换器能够实现长距离传播的平顶光整形效果，可适用于成像、照明、长距离激光加工等领域。

二、产品结构

LBTEK 准直匀化转换器由1片结构化波片及2片线偏振片组成，呈现为“上下偏振薄膜+中间LCP功能膜层”的三片式平片结构。

图1 LBTEK 准直匀化转换器结构图

①产品安装于标准SM1透镜套筒中，套筒侧面刻有产品型号及名称等，顶部刻线代表偏振片的透振轴方向；

②产品为前后两片偏振片平行设计，双面均可使用，对入射光偏振态无要求，但为了达到最大透过率，入射光建议为线偏光且偏振方向与偏振片透振轴方向平行。

三、产品性能

在准直匀化转换器中，结构化波片通过光控取向实现径向上液晶分子不同的快轴分布，从而使入射线偏光转变为矢量偏振光，再经过一片相同透振方向的偏振片，不同区域的偏振光发生不同程度的衰减，从而实现光束的准直匀化。

准直匀化转换器能够实现远距离的匀化光斑传输，下图为出射距离1 m处实测的入射及出射光斑的能量分布和能量曲线（测试产品型号CHC25-532-6-FTC6）：

图2 实测入射及出射光斑能量分布和能量曲线

四、参数说明

1. 参数定义

由于高斯光斑边缘存在缓变区域，所取的计算范围不同，得到的光斑尺寸数据也大不相同，故对此产品的相关参数计算范围作出如下定义：

图3 光斑尺寸示意图

①入射光斑尺寸（1/e²，13.5 %）：定义为入射高斯光斑1/e²处的尺寸（a）；

②出射光斑尺寸（1/e²，13.5 %）：定义为出射匀化平顶光斑1/e²处的尺寸（b）；

③c区域尺寸（FWHM，50 %）：出射匀化光斑的半高宽尺寸（c）；

④传输区域宽度（13.5 %-90 %）：定义计算范围为缓变区域13.5 %-90 %对应的宽度（d）；

⑤a、b、c三个区域光斑尺寸的对应关系为：a≈b、c=0.8×a；

⑥出射光斑均匀度（＞90 %，RMS）：定义为出射匀化平顶光斑能量＞90 %区域的能量均方差（RMS）。

2. 中心对准

由于产品针对高斯光斑能量分布进行截取和衰减来实现匀化，所以入射光与结构化波片的结构中心需尽可能对准才可实现更好的匀化效果，一般对准误差需控制在入射光斑尺寸的±5 %以内。

3. 损伤阈值

由于受限于偏振薄膜的损伤阈值，所以LBTEK 准直匀化转换器仅适用于中低功率激光光束匀化，对于高功率激光匀化整形不适用。

偏振薄膜损伤阈值参考值：

• 400-700 nm偏振薄膜：0.466 J/cm²@515 nm，290 fs，100 kHz，Ø10.72 μm （Single Pulse）；
• 700-1700 nm偏振薄膜：0.5 J/cm²@1064 nm，5 ns，10 Hz，Ø0.45 μm（Single Pulse）。

LBTEK 准直匀化转换器——应用案例

1. 激光清洗

激光清洗机理主要是基于物体表面污染物吸收激光能量后，或汽化挥发、或瞬间受热膨胀而克服表面对粒子的吸附力，使其脱离物体表面，进而达到清洗的目的。例如精密机械工业常常需对零件上用来润滑和抗腐蚀的酯类及矿物油加以清除，传统激光清洗采用高斯激光，由于其中心能量高边缘能量弱，会导致边缘清洗不彻底或中心打坏零件表面，而采用准直匀化转换器可以实现大面积的光斑匀化，从而在不损伤零件表面的情况下清洗污染物，还可以提高清洗效率。

图1 激光清洗示意图

2. 显微照明

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，而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。

3. 激光3D扫描

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。

LBTEK 准直匀化转换器——定制能力

LBTEK 准直匀化转换器除现有标准产品外，另提供各项参数规格的灵活定制：

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！