SLB シリーズ 光学素子および結晶 DOE ビームシェイパー 屈折型光学モジュール

1. SLB シリーズ DOE ビームシェイパー

1.1 DOE ホモジナイザー

DOE ホモジナイザーは、回折光学の原理に基づいて設計された平面光学素子で、液晶ポリマー (LCP) 薄膜と 2 枚の N-BK7 窓シートで構成されています。既知の入射光パラメータ、レンズ焦点距離、および予想される出射光パラメータに従って、設計位相はポイントツーポイントマッピングによって計算されます。最後に、設計された幾何学的位相分布が LCP フィルムに導入され、ガウス (TEM00、M2<1.3) 入射光が整形および均一化されます。DOE ホモジナイザーは、シングルモード レーザーの場合、正方形、円形、線形などのあらゆる幾何学的形状の非コリメート均質化効果を実現できます。高い均一性、高い透過率、高い損傷閾値、鮮明な境界などの利点により、レーザー医療美容、レーザー加工、表面処理、およびレーザー溶接、レーザーマーキング、レーザー切断、美肌、レーザー治療など。これにより、エネルギー利用率が向上し、加工品質が向上し、加工精度が向上し、より柔軟で制御可能な加工スケール調整が可能になります。標準品に加え、パラメータ仕様の柔軟なカスタマイズにも対応いたします。UV/高出力均質化DOEが必要な場合は、お問い合わせください。

製品の特徴

• フラットな構造、小型、組み立てが簡単
• エネルギー利用率の高い透過型均質化
• 連続相、高い回折効率、優れた均質化効果
• カスタマイズの柔軟性、均一なスポット サイズの調整可能
• 高品質シングルモードレーザーに適したノンコリメート均質化

標準品モデル

動作パラメータ

• 出口スポット サイズ: スポットの正規化されたエネルギー分布の全波の半値サイズ
• 出射光スポットの不均一：光スポットの正規化エネルギー分布が90%を超える領域のエネルギーの二乗平均平方根偏差
• 透過領域幅: 13.5% ～ 90% の正規化エネルギー範囲に対応するエッジ領域の幅
• 回折効率：全出射光エネルギーに対する光スポットの90%以上の正規化エネルギー分布の割合

パフォーマンス曲線

均一な DOE アプリケーションの光路の例

1.2 DOE ビームスプリッター

ビーム分割 DOE は多くの場合、ピクセル ポイントに基づく周期的位相設計、または格子カスケードの組み合わせのいずれかの使用を実装して、1 次元または 2 次元、奇数または偶数のビーム分割効果を実現します。当社が提供するビーム分割 DOE は、多層格子ビームスプリッターと液晶ビームスプリッターに分かれています。多層回折格子ビームスプリッター (MLGS) は、N-BK7 ガラス基板と液晶ポリマー (LCP) 材料で作られており、回折格子と波長板構造を備えた LCP 層でコーティングされた 3 枚の 1 インチ ダブルカットエッジ基板で構成されています。波長装置。多層格子ビームスプリッタは、入射光が直線偏光の場合、各段の格子線の平行または垂直の相対位置関係に基づいて、1次元または2次元の4分割を実現します。結果として得られるビームは、異なる回転で円偏光され、ビームの分割角度は格子の各レベルの周期に関係します。カスケードグレーティングは透過率が高く、より優れた位相設計と正確な遅延制御により、一般的なダンマングレーティングビームスプリッターよりも高いビーム分割効率と均一性を備え、高いビーム分割角度精度を保証できます。当社の液晶ビーム スプリッター (LCBS) DOE は、N-BK7 ガラス基板と液晶ポリマー (LCP) 材料でできており、単一波長デバイスとして典型的なサンドイッチ フラット構造を示します。液晶ビーム分割 DOE の位相構造は、予想されるビーム分割モード、ビーム分割スポット間隔、またはビーム分離角に従って、回折光学の原理に基づいて設計されます。期待されるビーム分割効果は、対応する回折次数のエネルギーを割り当てることによって実現されます。カスケード回折格子ビームスプリッタと比較して、ビーム分割 DOE は入射光の偏光状態を必要とせず、奇数のビーム分割を実現できます。ダンマーム格子ビームスプリッターと比較して、ビーム分割 DOE 回折効率とビーム分割スポットの均一性が優れています。従来のエッチング DOE と比較して、液晶ビーム分割 DOE は多次数の位相変化を実現することが容易であり、その結果、回折効率が向上し、プロセスの難易度が大幅に軽減されます。したがって、高い回折効率、高いビーム分割均一性、高い分離角精度、低い無効回折レベルノイズの影響、簡単なプロセスなどの液晶ビーム分割 DOE の利点に基づいて、次のような多くの用途方向で使用できます。並行レーザー処理、光センサー検出、光美容医療など、処理効率と一貫性を向上させます。

当社が提供する標準ビーム分割 DOE 動作波長 λ は 532nm と 1064nm で、カスケード回折格子ビームスプリッターのビーム分割モードは 1×4 および 2×2 オプションで、LCP ビーム分割 DOE ビーム分割モードは 1×3、1×9、および 2 です。 ×3オプション。既存の標準品に加え、各種パラメータ仕様の柔軟なカスタマイズにも対応し、ユーザーの多様な用途に対応します。

製品の特徴

• フラット構造、小型、統合が容易
• エネルギー利用率の高い送信素子
• 連続位相、高い回折効率、良好なビーム分割均一性
• 柔軟なカスタマイズ、ビーム分割角度の高精度、および調整可能なビーム分割角度
• さまざまな種類の光源のビーム分割に最適

標準品モデル

動作パラメータ

• ビーム分割均一性：ビーム分割により得られる各ビームスポットのエネルギーについて、均一性は（1-range/sum）×100%として定義されます。
• 回折効率: ビーム分割によって得られる有効次数エネルギーと放射されるすべての光のエネルギーの比
• ビーム分割角度: ビーム分割方法ごとに異なる定義があります。

パフォーマンス曲線

光路設定におけるビーム分割 DOE の応用例

1.3 DOE フォーカスシェーピング

焦点整形 DOE は、z 方向のビームのエネルギー分布を変調できます。これは、長焦点深度整形と多焦点整形の 2 つの効果に分けることができます。より滑らかな切断面とより優れた切断品質を得るために、レーザー加工の切断用途で一般的に使用されます。当社では、長焦点深度と多焦点深度の 2 種類の焦点整形 DOE を提供しています。長い焦点深度の DOE は、N-BK7 ガラス基板と液晶ポリマー (LCP) 材料をベースとしたフラットコーンレンズ (PB Axicon、PBA) であり、「前面と背面がガラス基板、中央が LCP 機能フィルム」というサンドイッチ構造を示しています。 LCP層では、液晶分子の速軸配向は基板の半径方向に沿って等周期的な勾配分布を示し、単一波長デバイスの場合、デバイス面全体で同じ配向を持ち、λ/ 2の位相遅れを持ちます。フラットコーンレンズは偏光に関連した光学特性を持ち、入射ビームの偏光状態に応じて光ビームの円形収束または発散を実現するために使用できます。入射光が円偏光のままの場合、ベッセルビームの生成にも使用できます。非回折性と自己回復特性を備え、従来の円錐形レンズと比較して、当社の平面円錐形レンズは、立体的な円錐先端のない平面構造を有しており、組み込みが容易です。同時に、そのコーン先端の構造形成は液晶分子の配向変化に依存しており、マイクロメートルレベルの加工精度を実現します。また、分散が大きいという特徴もあります。

マルチフォーカル（MF）DOEもN-BK7ガラス基板と液晶ポリマー材料でできており、2枚の1インチガラス基板と設計位相を備えた単層のLCP層で構成され、単一波長デバイスとなります。多焦点 DOE は焦点整形に使用される回折光学素子で、入射光を一定数の等間隔でエネルギーが均一な焦点に軸上で集束させることができます。光の回折原理を利用して位相を設計し、光学的配向により液晶ポリマーフィルムに設計された位相構造を形成し、それによって入射光の位相変調を実現し、異なる回折レベルで光を分散します。最後に集束レンズを使用します。各レベルに焦点を当てて複数の焦点を形成します。したがって、多焦点 DOE は一般に、一般的なアプリケーション シナリオにおける多焦点要件の実装を容易にするために、対物レンズと組み合わせて使用​​されます。マルチフォーカス DOE は、主に透明ガラス、サファイアなどの切断などのレーザー深さ切断に使用されます。従来のレーザー切断と比較して、均一に配置された多数の軸方向焦点を使用して材料の深さ切断を実行できるため、理想的なフラットセクション。

当社では、動作波長が 532nm、633nm、1064nm、偏向角 (半角) が 0.5°、1°、2.0°、2.3°、4.7° の 1 インチ標準フラットコーン レンズを提供しています。当社では、3 焦点および 5 焦点を備えた 1064nm の作動波長を備えた標準的な多焦点 DOE も提供しています。標準製品に加え、パラメータ仕様の柔軟なカスタマイズにも対応し、さまざまなアプリケーションシナリオにおけるユーザーの多様なニーズに対応します。

製品の特徴

• フラット構造、小型、統合が容易
• エネルギー利用率の高い送信素子
• 回折コーンレンズは、「コーン先端」の精度、回折効率、およびオプションの焦点深度を備えています。
• 多焦点 DOE のカスタマイズは柔軟で、焦点の数、間隔、エネルギー分布を調整できます。
• 高品質シングルモードレーザーに最適

標準品モデル

性能パラメータ

• 偏向角: 平行ビームが入射した後に得られる出射ビームの収束角または発散角の半角
• 焦点エネルギーの均一性：多焦点成形により得られる各焦点のエネルギーについて、均一性は（1-範囲/合計）×100％と定義されます。
• 0次比率：全出射光エネルギーに対する長焦点深度整形により得られる0次スポットエネルギーの比率

パフォーマンス曲線

焦点整形のDOEアプリケーションのための光路設定の例

1.4 円形成形 DOE

円形成形 DOE は、渦波長板によって生成される渦光や回折円錐レンズによって生成される遠視野環状光など、さまざまな位相に基づいてさまざまな種類の円形成形効果を実現できます。その中でも、渦光は光ピンセット、超解像顕微鏡、リソグラフィーなどのさまざまな用途でよく使用されます。遠視野環状光は、原子トラッピング、角膜手術、レーザー穴あけなどのさまざまな用途で一般的に使用されます。

ボルテックス リターダー (VR) は、N-BK7 ガラス基板と液晶ポリマー (LCP) 材料をベースとしたサンドイッチ構造で、「前面および背面のガラス基板 + 中間の LCP 機能フィルム層」として表され、標準の SM1 レンズ チューブに取り付けられます。LCP 層では、液晶分子の速軸配向は基板に沿って一定の半径を持ちますが、基板の角度に沿って徐々に変化します。単一波長デバイスの場合と同じ λ/2 位相遅れがあります。渦波長板は光の偏光特性を持っています。入射ビームの偏光状態に応じて、スパイラル位相波面を持つベクトル偏光ビームまたは渦ビームを生成するために使用でき、TEM00 モードのガウス ビームを「ドーナツ ホール」のラゲール ガウス (LG) 強度分布に変換できます (「ドーナツ ホール」を参照)。上記の光学特性に関する技術的説明）。従来の光場制御方法と比較して、渦波長板には、高効率、安定性、簡単な操作、および特殊な機能という利点があります。その真のゼロ次特性は、より低い波長感度、より高い温度安定性、より広い入射角範囲の実現にも役立ちます。

PB アキシコン (PBA) は、N-BK7 ガラス基板と液晶ポリマー (LCP) 材料をベースとしたサンドイッチ構造で、「前面および背面ガラス基板、中間 LCP 機能フィルム層」として表されます。LCP層では、液晶分子の速軸配向が基板の半径方向に沿って等周期的な勾配分布を示します。単一波長デバイスの場合、デバイス平面全体で同じ方向の λ/2 位相遅延を持ちます。フラットコーンレンズは偏光に関連した光学特性を備えており、入射ビームの偏光状態に応じて光ビームの円形収束または発散を実現するために使用できます。従来の円錐形レンズと比較して、当社の平面円錐形レンズは、立体的な円錐先端のない平らな構造を持ち、統合が容易です。同時に、そのコーン先端の構造形成は液晶分子の配向変化に依存しており、マイクロメートルレベルの加工精度を達成することができます。また、分散が大きいという特徴もあります。

弊社では、動作波長が 405 ～ 1550nm、オーダー数が 1 ～ 128 の標準渦波長板と、動作波長が 532nm、633nm、1064nm、偏向角 (半角) 0.5 の標準 1 インチ フラット コーン レンズを提供しています。 °、1°、2.0°、2.3°、4.7°。標準製品に加え、パラメータ仕様の柔軟なカスタマイズにも対応し、さまざまなアプリケーションシナリオにおけるユーザーの多様なニーズに対応します。

製品の特徴

• フラット構造、小型、統合が容易
• エネルギー利用率の高い送信素子
• 渦光場の制御プロセスは操作が簡単で、変換効率が高い
• 回折コーンレンズは、「コーン先端」の精度が高く、回折効率が高く、リング幅と直径が調整可能です。
• 高品質シングルモードレーザーに最適

標準品モデル

動作パラメータ

• 偏向角: 平行ビームの入射後に得られる出射ビームの収束角または発散角の半角
• 変換効率: ラゲール ガウス エネルギー分布におけるすべての出射光エネルギーに対する一次エネルギーの比率
• 0次比率：全出射光エネルギーに対する長焦点深度整形により得られる0次スポットエネルギーの比率

パフォーマンス曲線

1.5 レンズアレイホモジナイザー

レンズアレイホモジナイザーは、さまざまな形状のマルチモードレーザーの非平行均一化効果を実現できます。美容医療の方向でのビームの均一化、マシンビジョンの方向での背景光の均一化、その他のシナリオに使用できます。当社のレンズアレイホモジナイザーには、平板マイクロレンズアレイと平板シリンドリカルレンズアレイが含まれます。平板マイクロレンズアレイは、液晶ポリマーの光回折原理を利用し、レーザー光の均一化と整形を実現する平板光学素子です。高分子フィルムとN-BK7窓板1枚で構成され、液晶高分子フィルム上の配列位相分布を利用してマイクロレンズアレイの機能を実現します。出射ビームの形状は、マイクロレンズ ユニットのさまざまなパラメータに関連します。マイクロレンズユニットの位相周期と輪郭を調整することで、出射ビームの発散角とスポット形状を柔軟に制御でき、さまざまな形状やサイズの均一なレーザービームやビーム整形の要件を実現します。このデバイスは入射光の偏光状態に関連しており、入射光が右円偏光か左円偏光かを制御します。これにより、レンズを通過した後にビームが発散または収束する可能性があります。回折原理に基づいて、レンズの発散角または収束角は sin θ=λ/P に従います。ここで、λ は設計波長、p は単一レンズの半径方向位相周期です。同時に、マイクロレンズアレイは球面収差のない単一波長設計であり、入射面には高い透過率と回折効率を有する反射防止コーティングが施されています。波面センシング、光エネルギー収集、光整形などのさまざまなシステムに幅広く使用できます。光情報処理、光相互接続、光コンピューティング、イメージスキャナ、ライトフィールドカメラ、医療機器、3Dイメージングおよびディスプレイの分野で大きな発展の可能性を秘めています。フラットカラムレンズアレイは、液晶ポリマーの回折光学原理に基づいた平面光学素子で、1次元のビーム整形と均一化を実現します。高分子薄膜とデュアルN-BK7ウィンドウシートで構成されており、高分子薄膜上の1次元アレイ位相分布によりコラムレンズアレイの機能を実現します。ビームに対する変調効果は、入射ビームの偏光特性とシリンドリカル レンズ ユニットのパラメータに関連します。入射ビームを左円偏光 (右円偏光)、右円偏光の出射ビーム (発散ビーム) に調整することによって、最初に収束してから発散する左円偏光の出射ビーム）が得られ、発散角または収束角は sin θ=λ/p に従います。式に基づいて、λ は設計波長、p は単位シリンドリカル レンズの位相周期です。シリンドリカルレンズユニットの位相周期を調整することで、出射ビームの発散角を柔軟に制御でき、ビームのさまざまな仕様に対する一次元の整形と均一化の要件を実現します。同時に、平面シリンドリカルレンズアレイは単一波長で球面収差のないように設計されており、入射面には高い透過率と回折効率を有する反射防止コーティングが施されています。上記の特性により、平面シリンドリカル レンズ アレイはイメージング、マシン ビジョン、半導体レーザーのコリメーションなどの科学研究分野で大きな可能性を秘めています。

当社は、直径サイズが 25.4 mm、マイクロレンズの焦点距離が 5 mm および 50 mm、出射ビームの形状が正方形、使用波長が 532 nm、633 nm、850 nm、915 nm の標準マイクロレンズ アレイを提供しています。 976nm。さらに、特殊サイズ、使用波長、ビーム発散角、ビームプロファイル、その他のインジケーターを含む複数仕様のカスタマイズサービスも提供しています。

製品の特徴

• フラット構造、小型、統合が容易
• エネルギー利用率の高い透過型均質化
• 連続相、高デューティサイクル、高い回折効率、優れた均質化効果
• カスタマイズの柔軟性、均一な形状オプション、調整可能な発散角
• マルチモードレーザーの非コリメート均一化にさらに適しています

標準品モデル

動作パラメータ

• 出射光点の不均一性：光点の正規化エネルギー分布が90%を超える領域におけるエネルギーの二乗平均平方根偏差
• 回折効率：出射される全光エネルギーに対する、光点の90％以上の正規化エネルギー分布を持つ領域のエネルギーの割合

パフォーマンス曲線

2. SLBシリーズ屈折型光学モジュール

2.1 ベッセル加工ヘッド

Bessel 加工ヘッドは、レーザー加工システムの端末に使用される光学モジュールで、金属製のメカニカル スリーブに統合された屈折光学素子と回折光学素子で構成されています。円錐レンズによる光照射野制御効果とダブルテレセントリック光学系によるビーム整形効果により、レーザー加工の要求を満たすベッセルビームを生成します。ベッセル加工ヘッドはシングルモードレーザーに適しています。光学部品にはエネルギー利用率の高い高透過率基板を使用しています。コンパクトなモジュール構造は統合が容易で、さまざまなレーザー加工システムに優れた適応性を備えています。独自の光学設計により、収差を非常に小さく抑えることができます。出射光スポットの中心のメインローブのサイズは<Ø 2μmです。0.2mm～12mm（カスタマイズを含む）の深さ範囲内で、エッジの崩れが小さく、熱影響を受ける領域が小さく、テーパーのない切削効果を実現できます。現在、作動波長 1064nm、空気焦点深さ 0.5、1、2、4、6、および 8mm で設計されたベッセル加工ヘッド標準があります。また、パラメーター仕様の柔軟なカスタマイズもサポートしており、さまざまなアプリケーション シナリオにおけるユーザーの多様なニーズに対応します。

製品の特徴

• 高透過率光学基板を採用し、全体の透過率が高い
• 独自の光学設計、小さな収差、スポットサイズ < 2 μm
• 切断深さ0.2～12mm、さまざまな厚さの材料に適しています
• コンパクトなモジュール、高い適応性、容易な統合
• 切断時の刃欠けが少なく、テーパーがなく、熱影響部が少ない

標準品モデル

2.3 F-θフィールドレンズ

F-θフィールドレンズは、基板として高透過率の光学ガラスを使用し、特定の設計スキームでメカニカルシェルに組み込まれたレンズ群で構成されたフラットフィールド走査レンズです。集束ビームの高さは f ×θ (θ は入射ビームの入射角) です。入力ビームの角速度は出力ビームの角速度に正比例するため、走査ミラーは一定の角速度で動作できます。これは一般に、検出器に入射するエッジビームの能力を向上させ、検出器の感光面上の不均一な光を均一化し、システムの像面湾曲と歪みを補償するために使用されます。F-θフィールドミラーを使用すると、制御回路を大幅に簡素化しながら、平坦なフィールド像面を提供できます。高透過率、広い走査範囲、低収差、低Fθ歪みという特徴を持っています。マーキングマシン、彫刻機、レーザープリンター、FAX、印刷機、半導体集積回路用レーザーパターンジェネレーター、レーザースキャニング精密機器など、中・低出力レーザーの微細加工において大きな発展可能性を持っています。

製品の特徴

• 高精度の材料処理やスキャン用途に最適
• 広い走査範囲を備えたフラットフィールド像面
• エアギャップ設計、低収差設計
• 低い F シータ歪み

標準品モデル

2.3 マイクロ/ナノ光学部品のカスタマイズ

回折光学素子としても知られるマイクロナノ光学素子は、ミクロンおよびナノメートルスケールで二次元構造を生成するために平らな基板表面上にさまざまな方法で製造される光学素子を指します。マイクロ/ナノ光学素子は、入射ビームを最高の効率であらゆるスポット形状に変換します。さまざまな機能に応じて、マイクロ/ナノ光学部品は基本的にビーム整形デバイス、ビームスプリッター、ホモジナイザーの 3 つのカテゴリに分類できます。レーザー直接描画技術は、マイクロ/ナノ光学部品を製造するための主要な技術の 1 つです。露光ビームのパワー密度、ビームサイズ、偏光状態を変調することで、さまざまな構造を実現できます。液晶マイクロ/ナノ製品の製造プロセスに基づいて、現在、400〜2000nmの範囲の動作波長を備えたさまざまなタイプの液晶マイクロ/ナノ光学部品を準備できます。さまざまな構造に基づいて、最小フィーチャ サイズは 5 ～ 0.2 μm に達する可能性があります。位相構造は柔軟に加工でき、基本的には1次元または2次元の位相構造を作成できます。このデバイスは、外形寸法に関して複数の厚さと開口もサポートしています。