维尔克斯光电专业提供平顶光束整形器 激光整形元件 高斯光整平顶光。

光束整形器的使用对入射光有较高要求，M2越小越好，通常要求M2小于1.3的单模激光，如果M2变大，则平顶效果随之变差，即平顶光斑的均匀性变差且边界陡峭性变差。在这种情况下，需要引入光阑和准直系统，或空间滤波器(spatial filter)对入射激光进行处理。典型的平顶光整形系统由一个激光器，一个平顶光整形元件和一个聚焦镜组成。

光束整形器是最常用的衍射光学元件（DOE）之一，其作用是获得高度均匀、边界陡峭，同时具有特定形状的平顶光斑，光斑尺寸一般在几微米到几十微米的范围。通过光束整形器整形之后的激光光斑具有均匀性高，边界陡峭的特点，且光斑大小形状可以根据客户需求进行定制。

光束整形器对入射的高斯光束进行相位调制而在聚焦镜的近焦平面上得到想得到的平顶光斑，需要强调的是平顶光斑并不是聚焦镜的焦平面上获得的，而是在距离焦平面仅有几个um的平面上，因此安装光束整形器时需要进行细致的三维调节以获得最佳效果。Holoor还可以提供聚焦镜和光束整形二合一的平凸激光光束整形DOE元件，英文名称为Beam Shaper&lens。

Holoor光束整形器的特点：

1. 非常高的平顶激光光斑质量，高度均匀性、高光效、边缘陡峭

2. 高能量阈值/高损伤阈值，适用于大功率激光器

3. 可选择增透膜，使整体效率>95%

4. 覆盖紫外到红外的所有激光波段，193nm to 10.6um，包括1064nm，355nm

5. 几百种标准规格供客户挑选

光束整形器的应用

光束整形DOE的主要应用是激光精细加工，例如激光打孔、切割、划片和焊接。由于激光整形元件在微米级的尺度上能够获得高度均匀、边缘陡峭的光斑，在激光加工中能够得到非常精密的加工效果，消除热效应等因素的影响。

    激光切割

    激光焊接

    激光划线、激光划片

有机薄膜处理，太阳能电池板切割，LED灯丝处理，聚合物薄膜切割等

激光钻孔，激光烧蚀，激光熔融，激光快速成型，激光3D打印

光束整形器的选型

在选择光束整形器之前，用户需要首选确认如下四个参数。每个激光整形器都是对一组特定的光学参数设计的，而且激光整形器对于参数的变化非常敏感，如果激光波长、入射光直径、入射方向或工作距离发生变化，都会严重影响最后平顶激光光斑的质量。

1. 激光波长

2. 输入光束直径

3. 工作距离(Work Distance,简称WD)

4. 输出光斑的形状和大小，用户希望获得什么样的平顶光斑

使用激光整形元件必须了解衍射极限的概念，衍射极限的定制如下：

其中 L:工作距离，λ:波长，D:输入光束直径的大小，M2:输入激光的M2

     如果用户希望获得更小的平顶光斑，则在使用激光整形元件是，需要首先对激光进行扩束准直，因为大光斑对应更小的衍射极限，激光整形元件能够获得的最小光斑是衍射极限的1.5倍。因而大的入射光束直径可以获得更小的光斑，同时对平顶光斑的纠错能力也有提升。

光束整形器需要准直的入射光束，为了得到稳定的平顶效果，一般是将元件放置在激光的束腰处，即便其有一定的发散角（小于1°），其平顶效果依然明显。在使用过程中，如果DOE放置在距离束腰有一定的距离，则必须考虑入射光束的光斑大小和发散角，以得到入射到元件上的光斑大小，这样的结果虽然也能达到平顶效果，但是其平顶光斑位置会发生改变。总之，精准的入射光控制更有利于达到预定的设计效果。

Holoor独家提供的与稳态激光光束整形器(Stable Top Hat)

Holoor提供平顶光斑的两种不同算法，平顶光斑(Top Hat)和稳态平顶光斑(Stable Top Hat)。普通平顶光斑的尺寸为衍射极限的5倍。稳态平顶光斑得到的最小激光光斑直径仅为衍射极限的1.5倍，同时和普通平顶光斑相比具有更好的均匀性。

下图为两种算法的等效叠加——即与光斑大小相同，可以看出Holoor独家专利的维泰评定光束整形技术具有更陡峭的边缘。

多波长光束整形器

HoloOr还可提供光束整形器。标准的光束整形器是为某一特定的波长进行了优化，换成其他波长会影响光束整形的效果。如果用户需要应用多个波长,多色/多波长光束整形器通常将是一个更好的解决方案。多色/多波长光束整形器具有适合宽波长范围的优点,在某些情况下其成本也更低。然而, 多波长光束整形器对于光斑大小和形状控制精确性稍差。

光束整形器和多波长光束整形器对比

光束整形器的安装

光束整形器可以和振镜系统配合使用，在安装前需准备好振镜系统和安装光束整形镜的镜架，镜架最好具备六维调节的功能，包括XYZ轴平移、旋转和倾斜。

光束整形器的安装一般需遵循如下步骤：

第一步，将激光器发射的激光扩束准直，使得扩束准直后的光斑直径满足光束整形DOE对入射激光的要求。

第二步，常规光学调整使得振镜系统实现其常规功能。

第三步，将光束整形器置于扩束准直镜与振镜入口之间，位置由用户自行选择。激光通过元件后在数米的距离内发散角不发生改变。

第四步，不开光情况下粗调元件的位置使得元件中心与光轴重合。

第五步，佩戴激光防护镜，打开激光，将激光照射到一张A4白纸上，调节激光器功率直到佩戴护目镜情况下光斑可见为止。有条件的客户请使用微米级光斑分析仪来进行调试。

第六步，佩戴激光防护镜，将A4白纸放置在元件后方，仔细观察可以在白纸上观察到元件中心图形的投影。例如，可获得正方形平顶光束的元件其投影即为正方形，可获得圆形平顶光束的元件其投影即为圆形。根据投影的位置细调元件位置使得元件中心与光轴完全重合。对于可获得圆形平顶光束的元件，其投影为圆形与光束形状一致，因此无需进行旋转调整。对于其它元件，还需进行旋转调整。

第七步，元件调节完毕后将其固定。

第八步，增加激光功率并进行打样。在场镜的焦点附近会出现平顶光效果。为了快速找到平顶光位置，建议用户安装Z轴自动调节平台，在焦点前后设置不同的焦点数值，自动进行打样，而后在显微镜下观察。