激光分束镜的原理，多光点分光镜的原理、分离角和杂散光分析
分束镜在光纤耦合中的应用，光纤通信分光镜（7,19,37光点），用于打孔的分束镜，钻孔分光镜DOE
一、Holoor激光打孔：衍射光学分束镜的优势
现代许多的应用方案中，都需要有穿孔的薄板材料，这些小孔的直径从10微米到100微米量级。在包装行业中，有孔的塑料、金属板、纸盒或金属箔可以起到一些不可替代的作用。过滤器中的微孔可过滤香烟，管道中的孔利于液体或气体排放，以及汽车安全气囊金属板的预弱化。
激光打孔的基本配置包括脉冲激光、透镜、可移动的反射镜、旋转控制。每一次激光脉冲可在材料上产生一个孔洞。在激光脉冲的间隔，薄板材料可以移动或调整镜片角度来改变激光光束的方向。激光打孔提供高速和准确的定位，材料上不留下任何痕迹，在许多工业应用上，它正在取代机械打孔机。
激光打孔产出均匀的孔设计
激光打孔系统在达到高生产量的同时，还能保持稳定的足轨迹，并在一个节点上生产出精确和干净的孔。这套系统的性能通常可以通过一个单独的衍射光学分束镜，而很容易地进行参数调整。对于一些应用方案来说，这一点尤其适用，因为系统通常需要在一个薄层中燃出大量的孔洞。
工作原理
衍射光学分束镜将主光束复制分成所要求的光束数量，这些光束通过指定的角度，投射到一维或二维的阵列中。每个重复光束的输出直径等于输入直径(如下图)。
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光束分束镜使同一部件上的多个位置同时打孔，并能在各点之间达到非常精确的距离。这些位置的位置是严格对齐的。这种具有成本效益的DOE元件提供了更快的加工速度和更好的对齐方式，并且常常消除了移动x – y位置的需要。
光束分束镜在正入射角输入一束平行光束，并以不同的角度产生许多准直光束。这些光束可以通过聚焦透镜转化为光斑点。如果透镜被放置靠近衍射元件，它可以聚焦所有的光束。在下图中定义了两点和三点式光束分束镜的分离角
图2：分离角的定义。
激光分束光学系统典型设置
典型的设置包括激光脉冲、衍射光学分束镜或光学元件(DOE)、一个聚焦透镜、一个可选的掩膜罩和转动控制。
激光以固定的重复频率产生脉冲，通过光束分束镜产生了一系列稳定的激光光束。聚焦透镜将这些光束转变成焦点平面上的一个个光点。一个旋转的加工台上附着一层材料，它使得每个激光脉冲在特定位置穿孔。低强度的次级小光斑/光束可以被掩罩筛选消灭，加工过程中需要保持被打孔的薄层材料边缘的干净。
分光DOE镜片特征：
衍射光学分光DOE镜片有以下特点:
• 准确的角度分离，转化为精确的孔节点或洞间距离。
• 固有对齐方式，所有的工作都是由一个光学元件表面上的一个衍射图案完成。因此，角度分离并不依赖于两个或多个分立元件的对准，无需特别对准。
• 高功率阈值。典型的元素由纯熔融石英或高功率阈值ZnSe组成。
• 能量一致性好。可以很好的控制不同光点之间的一致性(±1% 1×2和2×2分割)，我们也可以提供特定的能量分配设计（光点之间能量按设计分配）。
• 可选的基于“增大化现实”技术/ Ar涂层。这减少了反射率，提高了效率。
• 对x - y - z位移不敏感，即使光束分束镜改变x - z位置，斑点也会保持原来的位置不变。
• 可旋转。产生的斑点和分束镜DOE一起旋转。
分束镜使用的注意事项
根据设计的不同，高达20%的能量将被分束到不需要的位置上，这些是高级次的衍射光，这些级次的光点能量大概为正常光点能量的5%到10%。光点的数量和角度取决于设计。用户可以在购买之前联系维尔克斯光电确认详细参数。
分束可以配合一种金属掩膜使用，金属掩膜的作用就是阻挡不需要的光束，消除这些低能量点可能产生的任何负面影响。Holo /Or联合维尔克斯光电公司可提供关于这些位置设计的信息。我们也提供抑制高衍射级次的分束镜，这种设计的DOE让高级次衍射光只有可忽略不计的能量(< 0.5%的依赖于设计)。
图3：典型的分束镜激光加工设备结构，带有金属掩膜
高级次衍射的20%能量可能会对材料加热，使材料的折射率随温度的升高而变化，光学的焦距也随之变化。这种效应通常成为实质性的只有当光学元件的温度达到80°C或更高。这些温度通常只能通过强大的激光来达到，或者是由于镜片通风不好。解决这个问题有两种方法:一是改善空气中的通气。二是设计光学在较高平衡温度下运行良好。
分裂器对x - y - z位移是不敏感的，但对旋转敏感。通常情况下，可以通过试错法进行安装，例如，用激光纸打点找到合适的角度，如果没有对齐，就相应地旋转部分。更好的方法是通过刻槽标记，这些可以用旋转轴的大约0.1度的精度来制作。
分束镜的主要参数：光束数量、总效率、角度精度、能量均匀性、0级衍射光能量、高级次光的最大能量，下面表格给出了不同分束光点时的一般数据。
Element Type | Energy in DesiredBeams | Angle Accuracy，n mRad | Uniformity± Between Beams | Energy in the Original Beam | Energy in Strongest Single Unwanted Angle |
2 spots | 79% | 0.02 | 0.5% | <1% | 4.50% |
3 spots | 82% | 0.02 | 5% | 28% (desired) | 3.20% |
4 spots | 68% | 0.02 | 2% | <2% | <4% |
5 spots | 75% | 0.02 | 2% | 15% (desired) | <3% |
6 spots | 84% | 0.02 | 3% | <2% | <3% |
7 spots | 77% | 0.02 | 3% | 11% (desired) | <2% |
8 spots | 72% | 0.02 | 3% | <2% | <2% |
9 spots | 76% | 0.02 | 3% | 8.5% (desired) | 4% |
10 spots | 73% | 0.02 | 5% | <2% | <2% |
31 spots | 84% | 0.02 | 8% | 3% (desired) | <1% |
101 spots | 81% | 0.02 | 10% | 0.8% (desired) | <0.5% |
对于重量和光点位置有固定要求的应用，我们可以提供一个单一的衍射元件——包含聚焦透镜的光束分束镜。
分束镜在光纤耦合的应用
衍射分束镜可用于从激光器到光纤束的有效耦合。
利用多斑可以均匀地将能量分配到纤维束的通道中，提高耦合效率。HOLO /OR联合中国区代理商维尔克斯光电发布了7、19和37点DOE设计。
典型应用包括：:
光谱学
荧光显微镜
粒子检测扫描
比色法
照明
光纤与六边形分束镜的耦合，具体产品选型请联系维尔克斯光电的技术人员。
