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深圳海納光學有限公司
主營產品： 激光護目鏡，可飽和吸收鏡，衍射光學元件，光束整形器，太赫茲透鏡，太陽能模擬器，太赫茲相機，激光測量儀，離軸拋物面鏡，微透鏡陣列 |
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能夠拉長焦點用于玻璃切割的DOE
2020-6-18 閱讀(922)
深圳海納光學專業代理長焦深DOE衍射光學元件，它能夠沿著光軸在焦距附近產生一個能量分布近乎均勻、焦深長度幾百微米到幾毫米的焦點。這種長焦點與普通焦點相比，寬度幾乎不變，但是焦點長度大大增加，因此特別適合材料的深度切割。這篇應用文檔是為了便于行業同仁和用戶理解和使用長焦深DOE。
長焦深DOE的工作原理
為了便于理解，我們可以借用多焦點DOE的模型來解釋長焦深DOE的原理。多焦點DOE能夠將一束光分成幾束，然后將每束光都進行聚焦，這樣每束光都可以沿著光軸方向聚焦在不同的位置。長焦深DOE的工作原理與此類似，但是它生成的是一個連續的函數，而不是分裂為多個特定的焦點。因此，入射光是沿著光軸連續聚焦的。從理論上來講，我們可以這樣進行描述：近乎無限多份的輸入能量聚焦在沿光軸彼此非常接近的不同位置（無限小的距離），從而產生了拉長焦點的效應。
注意：理解每個離散部分都有一個小的焦深是非常重要的。因此，對于沿光軸的每一個平面，只有少量的能量在焦點內，其余的能量將在焦點外。不在焦點內的能量表現為低能量環或圍繞在一個高中心點的高能量環。這種能量分布有利于激光成絲切割。
長焦深DOE設計理論
對于一束正態高斯激光束，可通過以下公式定義焦點深度：
-??????——瑞利長度
-??2 x——x方向的光束質量
-d ——光束直徑（1/e2）
-Δ ——the energy density drop
使用長焦深DOE，就可以繞過這一公式的限制。當使用長焦深DOE時，焦點區域由元件角度、外部透鏡焦距和光束直徑決定。
從理論上講，可以設計出一種能產生長焦深的方案，但這個方案要以降低中心點的能量密度為代價。通常，拉長焦點深度就足以改進這個加工效果，而不必對光學系統中其他裝置進行重大改變。這個方案可以在不更換激光或者改變焦距的情況下實現。
改變焦深的方法
對于不同的聚焦鏡，焦深可以根據以下公式改變
-Δ ——焦深
-Δ0——初始焦深
-λ ——波長
-λ0 ——初始波長
-fr ——有效焦距
-fr0——初始的有效焦距
另一種改變焦深的方法是改變入射激光的直徑。
Δ = (w/w0) Δ0
-w0 ——初始入射光的直徑
對于焦深的微小變化，我們建議使用二臺階的元件。與沒有它們的光學系統的焦深相比，這些元件的焦深增加了約1.5倍。
改變長焦深DOE焦深的規則（其它系統參數不變的條件下）：
1. 增加有效焦距=增加焦深
2. 增加光束直徑=減小焦深
改變玻璃切割DOE焦深的實例
使用了長焦深DOE的光束與高斯光束的對比
-5mm的高斯光束
-有效焦距50mm
-波長532nm
圖二是不同入射光直徑的對比，圖三是不同有效焦距的對比。
