大多數普通的激光分束器使用普通的兩臺階設計,效率僅有80%到85%,同時有嚴重的高階衍射問題。它在某個不需要的高級次衍射光束中可能具有3%到5%的能量, 在某些應用中,這些多余的能量會產生不必要的激光加工點,這對許多客戶來說都是頭痛的問題。
高效率激光分束器是一種特殊的基于多臺階的衍射光學元件(DOE),能夠以97%的效率將光束分成Double Spot 1×2或Quattro Spot 2×2點,并且幾乎沒有多余的殘余能量。
兩光束分束器(1×2)和2×2四光束分束器(Quattro Spot)在許多領域中都是具有非常大的用處,包括光刻,穿孔,切割和其他材料的處理應用。標準兩光束分束器和2×2四光束分束器具有高損傷閾值,分別提供81%和64%的效率。對于對激光能量敏感的應用以及對效率有高要求的客戶,Holo/Or開發了上面兩款新型衍射分束器。
海納光學推出了一系列高效率激光分束器,具體包括高效兩光束分束器HEDS和高效2×2光束分束器HEQS。高效率激光分束器的衍射效率高達97%,幾乎沒有殘余光(高級次的衍射光),具有非常完美的光斑分布。在此基礎上,還推出了掃描式高效率激光分束器,針對激光掃描加工進行了優化。
2019年,以色列Holoor公司正式推出了一系列高效率激光分束器(high efficiency beam splitter):高效兩光束分束器(HEDS 1×2)和高效2×2光束分束器(Quattro Spot,HEQS 2×2)。高效率激光分束器的衍射效率高達97%,幾乎沒有高級次的衍射光,具有非常完美的光斑分布。
高效率分束器的特點:
-效率高(?97%)
-可調分光比
-高激光損傷閾值
-提供193nm-10600nm波長。
以色列Holo / Or掃描式高效率激光分束器的應用領域:
-光刻/薄膜激光加工
-平板結構
-精細切割/打標、穿孔。
上圖:高效率兩光束分束器HEDS與標準分束器能量分布的比較
高效率分束器使用多臺階(sub-aperture approach)方法進行設計的,因此它對中心對準敏感,并且對輸出的光斑形狀有影響。從上圖工作面能量分布剖面可以看出,高效率激光分束器參數的光斑尺寸增大,光斑形狀變得略微橢圓。這種效應僅對于單模激光器(低M2)才會出現。 光點尺寸由以下公式定義:
兩光束高效分束器簡稱HEDS,對于較低的M2(<?4),由于公式中加了0.75這個固定系數,所以聚焦光束將具有一定的橢圓度。對于更高的M2值,0.75的系數影響很小,因此斑點將變得對稱。
2×2四光束分束器HEQS 2×2對稱地增加M2,因此不會出現橢圓度,但是對于低M2的單模激光,光斑尺寸會增加
表1:標準分束器與HEDS/HEQS的比較
Standard DS/2x2 HEDS/HEQS
效率 81%, 64% ~97%
對準靈敏度 否 是
角度精度 完美 完美
均勻度 完美 對齊方式
是否有殘余能量 是 非常底
光束尺寸靈敏度 否 否
掃描式高效率激光分束器(Scanning HEDS)
在2019年底,針對越來越多的激光掃描加工應用,Holoor又推出了升級版的掃描式高效率激光分束器(Scanning HEDS)。掃描式HEDS可以將正負二階衍射的能量降低到<0.2%,不到普通分束器的十分之一。 根據客戶的反饋,我們設計了HEDS的改進版本,這個版本針對雙線掃描進行了優化。即便是對于單模激光器,這些衍射能量也不會對掃描線的線寬產生影響。當用于掃描應用時,它們還可以保持衍射極限線寬,同時保持不低于95%的高效率。
掃描效果對比:掃描式HEDS(左)與普通HEDS(右)
掃描式高效率激光分束器的型號規格
—— DS-291-J-YA DS-292-J-YA
類型掃描 HEDS
波長 1030 nm
材料 熔融石英
元件尺寸 50.8mm
通光孔徑 45mm
厚度 2.29mm
光學功能 點間距2.67 mRad(0.8毫米@ EFL 300mm) 5.67 mRad(1.7毫米@ EFL 300mm)