光束聚焦 DOE

多焦点透镜

多焦点透镜(多焦点DOE)是指使一束激光同时产生多个焦点的衍射光学元件，光束在通过衍射光学元件后在激光传播的方向上具有多个能量集中的焦点，满足某些特殊场合的应用。焦点之间的间距近乎相等，一般焦点个数为2-15个不等，间距一般为几十到几百微米，各个焦点的能量也基本一致。

多焦点透镜通常和聚焦镜组成一个光学模组使用，多焦点镜片本身是平面型的DOE，外加的聚焦镜作用是增大焦深（切割深度），使多焦点透镜在传播距离上具有更好的灵活性。

多焦点透镜主要应用于激光深度切割，例如激光玻璃切割、蓝宝石切割、透明薄膜切割等。

值得一提的是焦点的个数和焦点之间的距离我们可以根据客户的需求进行设计，选型时会根据客户不同的切割需求来预先确定。例如对于厚度为1mm、折射率约为1.6的玻璃，我们推荐使用MF-013-I-Y-A和20mm的聚焦镜搭配，同时5个焦点对玻璃进行切割。除了定制灵活之外，我们也拥有几百种多焦点元件和长焦深元件的标准规格，对于任意一个波长，可能都有超过20种的标准规格可供选择，目前比较热销的波长涵盖1064nm,1030nm,1550/800nm和355nm。对于激光切割客户一般性的需求，我们的标准品就可以容易地满足，这样减小了客户的开模费用，使客户的项目开发变得更加方便。

多焦点透镜有两种配置

• 由平凸透镜组成，具有预定焦距和衍射图案，在其平面侧刻蚀。

• 为了获得更大的灵活性，可以使用窗口DOE，以便在特定距离处获得焦点，用户在DOE之后添加常规的聚焦透镜。镜头焦距决定工作距离（WD）

多焦点透镜也可用作长焦元件，在诸如激光玻璃切割和激光微加工等应用中有效地增加了聚焦深度。

特点

• 可定制激光焦点数量、焦点间距、焦深长度，为各种激光深度切割应用提供支持

• 适用范围广，可配合单模激光或多模激光

• 损伤阈值高，适用于各类光纤激光器、大功率皮秒激光器、飞秒激光器

• 多种镜片材料，波长可覆盖193nm to 10.6um波段

• 高效率，衍射效率最高可达>95%

典型应用

• 激光深度切割，隐形切割

• 0.1~1mm玻璃，蓝宝石切割

• 激光过程监控/监测、显微镜、激光光谱学、激光度量学

• 科研，各种激光科学应用

*波长1064nm，外部聚焦镜20mm，焦点介质的折射率1.00，其它波长规格请联系我们

长焦深透镜

长焦深透镜可实现更长的聚焦深度以及更高的横向分辨率（更小的光斑尺寸）。长的焦距深度要求小数值孔径，小的光斑尺寸要求大数值孔径，这两者本来是相互冲突的，但长焦深透镜却能够使光束同时具备这两个特性，因此其十分适合一些行业应用。例如激光钻孔，透明材料的切割（玻璃，蓝宝石等），激光过程监控/监测、显微镜、激光度量学等等。

常规的光学元件（如球面透镜，反射镜等），并不能同时满足这两个特性。而我们的长焦深透镜能够产生类似于“长的圆柱体”的长焦深焦点，焦点具有锐利的边缘和更长的焦深，同时保持激光光斑尺寸非常小。

长焦深透镜的作用是使入射光在焦距附近产生一个能量近乎均匀分布、焦深的长度达几十微米到几毫米的焦点。相比于普通的光束焦点（能量非常集中，长度和宽度都有限），通过长焦深透镜可把光束焦点拉长为原来的几十倍至上百倍，同时宽度基本保持不变。能量均匀的长焦深光斑特别适合对材料进行深度切割。

长焦深透镜和多焦点元件互为补充，与多焦点产品相比，长焦产品的优势在于它可以沿自由度产生连续的强度分布，并且不会受到相邻焦点之间能量较低的区域的影响，在激光材料加工等领域有重要应用。如果用1064nm的长焦深DOE切割厚度2mm、折射率1.5的玻璃，可以选用EF-004-I-Y-A配合25mm的聚焦镜。这种情况下，EF-004-I-Y-A的焦深长度正好约为2mm，满足切割要求，并且具有很好的切割效果，表面平整度高、切割速度快。最近1030nm的长焦深切割应用也越来越多，例如EF-003-J-Y-A，EF-010/015/016/026-J-Y-A。

特点

• 高效率，高衍射效率，>95%

• 焦深可定制，可指定焦点长度

• 高能量阈值/高损伤阈值，适用于大功率激光器

• 聚焦光斑尺寸很小，接近衍射极限

• 可选择是否镀增透膜

• 覆盖紫外到红外的所有激光波段，193nm to 10.6um

典型应用

• 激光材料加工，激光切割很厚的材料，深度激光切割

• 激光打孔，厚基板激光钻孔

• 显微镜，激光显微镜

*波长1064nm，外部聚焦镜25mm，焦点介质的折射率1.00，其它波长规格请联系我们

玻璃切割解决方案

具有超短IR脉冲的激光玻璃切割近来正在发展成为高通量玻璃加工的关键技术  。使用这种技术切割厚玻璃（> 500um）面临着独特的挑战，因为激光能量既需要聚焦在一个狭窄的点上，又要在玻璃深度上均匀分布。我们最近推出了成丝切割模块来满足对完整解决方案  和最佳性能感兴趣的客户的玻璃切割的需求。

成丝切割模块

成丝切割模块是一种衍射光学模组。其主要应用于玻璃成丝切割。它最大的特点是能将入射激光沿整个焦深范围的束腰尺寸整形成仅1.8um。同时，聚焦点尺寸相当于0.35个物镜的孔径光阑。因为成丝切割模块在沿光轴方向能够在空气中输出1mm长度的光斑的能量均匀分布的激光，所以成丝切割模块是非常适合用于切割厚玻璃一款产品。

成丝切割模块是一款革命性的激光玻璃切割产品，其具有极小的光斑、高度的均匀性和93%的能量利用率，能够轻松用于0~2.5mm之间各种厚度的玻璃切割。现对于多焦点和长焦深技术，其光斑尺寸和能量均匀性都实现的极大的改善，秒杀原有的多焦点透镜和长焦深透镜。而和锥镜的贝塞尔光束相比，成丝切割模块具有更好的能量均匀性，对应更高的切面质量，更小的切口粗糙度。

传统的玻璃切割技术是利用金刚石在玻璃的表面上划出微凹槽，在外力的作用下实现玻璃的切断。然而，这种技术已经不能满足信息显示技术推动下产生的新型玻璃。由于其需要更高精度的切割，所以特别需要利用激光技术来切割。玻璃激光切割是一项容易操控的非接触式且低污染技术，其优点在于在高速切割下能保证边缘整齐、垂直性佳和内损伤低。目前脆性材料切割用到的主要激光波长为1064nm和1030nm。

成丝切割是一种目前玻璃切割中较流行的工艺，激光光源上一般选择1064nm或1030nm的超短脉冲（USP）激光器，可用于切割各种各样的玻璃基板，包括用于智能手机显示器的软性硼硅酸盐以及钢化玻璃等。“成丝”就是把激光束变成一个在焦深方向上能量均匀分布的“刀”，这把刀其实就是一个激光细丝。成丝切割的优势在于切割的边缘质量好，切割速度快达2000毫米/秒，无需后期处理。

上图为成丝切割模块输出激光在Z轴上的能量分布图与标准贝塞尔光斑（红色）的光线能量分布图仿真的对比，可以看到成丝切割模块的能量都有效地分布在切割区域内，而普通贝塞尔光束的能量分布不均匀，焦深过长，低于切割阈值部分的能量不能被有效应用。

模拟成丝切割模块在空气中的光斑分布，其在Z轴上的能量分部是非常均匀的，输出深度1mm左右的均匀线激光。右图是在Z轴方向上其能量轮廓图，其充分反映了在Z轴上能量是如此的均匀，优于长焦深、多焦点的衍射光学元件和普通锥镜产生的贝塞尔光束。

特点

• 单脉冲切割全深度玻璃

• 单个模块就提供了完整的光学解决方案

• 光斑尺寸<2um，对应非常低的像差水平

• 易于集成到现有的光学机械中。

• 工作温度从-40℃~150℃

*焦点深度可以根据客户需求定制。

衍射多焦点模块

衍射多焦点透镜广泛用于玻璃切割应用。在此过程中，沿切割路径形成了多个焦点，从而提高其速度和准确性。为了获得最佳性能，相邻焦点之间的需要有较小分隔间距和高功率密度。通常使用大孔径物镜来实现该要求。但是，大多数现成的大功率物镜无法满足应用程序要求，从而导致性能下降。

为了解决这个问题，我们开发了与多焦点镜头配合使用的，针对玻璃切割应用的定制化聚焦模块。我们的多焦点模块（MF模块）可在所有焦点上保持衍射极限的光斑尺寸。

多焦点模块的优势

• 完整的解决方案–无需从单独的供应商那里购买组件。

• 性能增强–像差极低，衍射极限光斑尺寸。

• 接受较大的输入光束直径（15mm或更大），从而得到较小的光斑。

• 根据客户的参数量身定制。

• 模块紧凑。

• 获得更准确的结果并加快处理进程。

长焦深DOE

与多焦点产品相比，扩展焦点的优势在于，它可以沿自由度产生连续的强度分布，并且不会受到相邻焦点之间能量较低的区域的影响。

多焦点DOE

衍射多焦点（MF）使您可以同时将激光束聚焦在沿传播轴的多个焦点上。该元件适用于单模和多模激光系统，并产生聚焦在许多焦距上的输出光束，这些焦距在设计过程中根据您的要求确定。

双波长聚焦镜

双波长聚焦镜是一种将不同波长的两个入射光聚焦成同一个焦点的衍射光学元件，可以为同时使用两种激光波长的场合供应有效支持。比如CO2激光和He-Ne激光，CO2激光和He-Ne激光衍射元件。

双波长聚焦镜能将CO2激光焦点和可见光光束聚焦组合成一个焦点，同时还能矫正CO2激光器和其可见光光束之间的色差。一般选型定制时会根据客户的应用，确定两个波长的焦距。

此外，我们还提供带双波长聚焦镜的衍射F-Theta镜，用于医疗检测和扫描系统。这个衍射F-Theta镜头的优点在于提供焦点偏移和场矫正的同时，无需将双波长聚焦镜放置在扫描仪内，方便实用。带双波长聚焦镜的衍射F-Theta镜头的型号会用FT表示（如型号表里的FT-001-AP-Y-A）

操作原理

同时使用多个波长的激光系统存在色差。 与较长的波长相比，较短的波长将聚焦在较短的距离上。 双波长入射光束的色差的简单情况如图下图所示。

使用DOE可以校正彼此相距很远的两个波长的色差，因此两个工作波长将具有相同的焦距。 通常，衍射图样会通过将短波长的焦点扩展到较长波长的焦点位置而仅影响较短波长。

双波长聚焦镜三个主要应用

• 操作原理非常简单。 对于准直的双波长输入光束（单模或多模），两个输出光束聚焦在固定的单焦距上。  焦距是在DOE的设计过程中预先确定的，并且基于较长的波长焦距。 这种配置主要是在将高功率红外激光束（通常为CO2激光束）和可见光瞄准束组合后用于色差校正。

• 相互靠近的两个或更多个波长的色差校正。在这里，衍射图案将影响所有工作波长。特殊设计的衍射图样将所有波长组合到同一焦点。

• 控制彼此靠近的两个或更多个波长的色差。此应用过程允许根据要求更改每个波长的焦距，以实现它们之间的固定距离（请参见下面的图）。

特点

• 高效率，高衍射效率

• 小尺寸，结构紧凑

• 高能量阈值/高损伤阈值，适用于大功率激光器

• 材质为纯的ZnSe

• 可选择是否镀增透膜

典型应用

• 生物医疗，外科手术激光系统

• 工业CO2激光系统