激光束均质器的类型

对于需要均匀光束轮廓的系统，有两种广泛使用的激光束均匀化方法:均匀化使用透镜阵列光学和采用光管棒均匀化。

每种方法都有自己的优点和缺点。我们将在这篇文章中描述它们以及操作原则。

透镜阵列均质器

透镜阵列是由独立的透镜单元并排堆叠而成的阵列，然后放置在激光束路径上。

均匀化是通过用每个透镜单元将初始波前分割成单独的光束，然后用聚焦透镜将这些新光束聚焦到目标区域来实现的。(图1)。分离的光束叠加在由聚焦透镜聚焦的照明平面上。

所述照明区域的形状与透镜单元孔径的形状相同。

均匀性的质量取决于透镜阵列中包含的透镜元素的数量，这可能是一个限制因素。

使用一个透镜阵列的缺点是可以降低照明区域边缘的清晰度。结果是照明点的边缘模糊，在某些应用中不受欢迎。

为了消除这种边缘效应，可以使用第二透镜阵列。(图2)

一组透镜阵列与另一组透镜阵列共轭，使一组透镜阵列的焦点与下一组透镜阵列的瞳孔表面重合，而第二组透镜阵列的焦点与第一组透镜阵列的瞳孔表面重合。这种设置提高了边缘清晰度，但阵列需要非常精确地彼此对齐，才能正常工作。

第二个缺点是由于透镜元素对之间的衍射导致在光照区域产生不同的伪影。在透镜元件的排列中使用不规则的透镜阵列可以改善这种情况，但这种解决方案在制造上更具挑战性。

另一种方法是使用衍射光学元件(DOE)代替透镜元件。

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光管均质棒

第二种均质化方法是使用棒状透镜。在这种布局中，来自初始光束的多次反射混合在杆(或光管)内部。

光管(均质棒)的长度应超过激光束截面尺寸的几倍，这决定了纵向系统的尺寸。在有空间限制的系统中，用聚焦透镜将输入光束聚焦到光管中是减小截面尺寸和纵向尺寸的一种选择。

由于光束在光管中有大量的反射，因此菲涅尔反射损耗很大。提供红外反射的光管减少了反射损失，而红外角度限制了输入光束的数值孔径(NA)。

总结了光管与透镜阵列均质器的特点