分束器匀化器衍射光学元件DOE丨用于激光材料加工美容治疗

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衍射光学元件DOE 用于激光材料加工，医美

衍射光学元件

衍射光学元件（DOE，Diffractive Optical Elements）利用微结构设计来改变其传播的光的相位。合理的设计光学衍射原件表面的微结构能够使输入特定光的时候输出任何符合设计的光强分布的光。DOE技术实现了传统光学系统不可行的许多功能和对光操作。

许多应用中，这些技术极大的提高了系统性能。

衍射光学方案拥有许多优势，例如：高效率，高精度，小尺寸，低重量，最重要的是它灵活的满足各种不同应用要求。

DOE产品：分束器和光束整形器。

光束分束器DOE用于将单个激光束分成几个光束，每个光束具有与入射光束相同的特性（除了功率和传播角度）。根据分束器的衍射图案,分束器可以产生1维光束阵列（1×N）或2维光束矩阵（M×N）。分束器DOE还可以将入射光束分成有不同的光斑分布，例如圆形，随机图案，六边形阵列等。光束分离器需要与单色光（例如激光束）一起使用，不同分束器有特定波长和和特定的输出光束之间的分离角。

光束整能够在工作面上将近高斯光束转换为圆形、矩形，正方形和线形的均匀光束，并且边缘轮廓（光强分布）。十分的清晰，同时光束整形器能够实现输出强度分布均匀，使激光加工时能够均匀处理表面，防止特定区域的过度曝光或曝光不足。

此外，光斑有陡峭的过渡区域，故而在处理区域和未处理区域之间形成清晰的边界。光束整形器系列包括均化器，top-hat，涡旋透镜（螺旋相位板）和衍射轴锥镜。

DOE的典型应用

随着激光功率的不断增加，许多集成系统的用户光学元件可能无法承受高功率激光。

故而，激光诱导损伤阈值（LIDT或LDT）的参数成为选择光学元件时的重要因素。

衍射光学元件的高损伤阈值使其成为高功率工业系统和应用的理想选择。激光材料加工应用和基于激光的医疗美容（医美）都需要高功率激光器。

图1不同的分束器光斑分布，从左到右：5×5阵列，随机，六边形阵列，圆形

图2不同光束形状的结果，从左到右：均质器，平顶光，涡旋透镜和衍射棱镜

衍射光学元件在激光材料加工应用中的应用

最近，用于工业需求的新激光系统的开发已经增加。开发了许多新工艺，许多的传统加工工艺被激光加工工艺所取代。激光材料加工占整个激光器市场的很大的一部分，DOE在提供适应工艺的激光束成形方面发挥着重要作用。激光束成形和均匀化技术是优化许多激光材料加工应用必不可少的步骤。DOE通常用于激光烧蚀和激光加工系统，激光钻孔，激光切割和其他加工，以形成表面上的小特征结构。

DOE以激光为基础的美容治疗

随着激光技术的使用成为医美领域中更加不可或缺的工具，控制激光输出的能力变得越来越重要。DOE提供了一种独特的解决方案，允许光束以多种方式进行操作，同时保持元件的轻巧。美容治疗通常使用高功率激光。要求激光均匀和精确的光线曝光，具有精确的锐利边缘，同时拥有高效率。这就是使用衍射光学器件进行光束整形的理想解决方案。DOE常用于激光脱毛，激光纹身去除，皮肤修复，皮肤再生等等。

衍射光学元件分束器

分束器的工作原理非常简单。

根据客户的系统要求，从准直输入光束，输出光束以分离角度从分束器DOE出来，该分离角度在DOE的设计期间确定的并且分离角度非常准确（误差 90％）和较低的损伤阈值。它具有元件位移和旋转的灵敏度。涡旋透镜DOE通常用于材料加工应用（焊接），光学通信（光学模式转换和生成），科学应用（STED显微镜，光学镊子）等等。

总结：

近年来，衍射光学元件已经成为一种成熟并且广泛应用的技术。DOE技术主要应用于光束整形和分束等。其主要是应用于激光材料加工应用，医美和科学应用等领域， 并且拥有很大的市场，占整个激光应用市场很大一部分。由于对激光功率不断提高以及对精确度要求不断的严格，DOE的高激光损伤阈值和高精确的特点使其成为解决激光应用问题的有效方案。