深圳海納光學(xué)專業(yè)代理長焦深DOE衍射光學(xué)元件，它能夠沿著光軸在焦距附近產(chǎn)生一個(gè)能量分布近乎均勻、焦深長度幾百微米到幾毫米的焦點(diǎn)。這種長焦點(diǎn)與普通焦點(diǎn)相比，寬度幾乎不變，但是焦點(diǎn)長度大大增加，因此特別適合材料的深度切割。這篇應(yīng)用文檔是為了便于行業(yè)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(diǎn)DOE的模型來解釋長焦深DOE的原理。多焦點(diǎn)DOE能夠?qū)⒁皇夥殖蓭资?，然后將每束光都進(jìn)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(gè)連續(xù)的函數(shù)，而不是分裂為多個(gè)特定的焦點(diǎn)。因此，入射光是沿著光軸連續(xù)聚焦的。從理論上來講，我們可以這樣進(jìn)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(chǎn)生了拉長焦點(diǎn)的效應(yīng)。

注意：理解每個(gè)離散部分都有一個(gè)小的焦深是非常重要的。因此，對于沿光軸的每一個(gè)平面，只有少量的能量在焦點(diǎn)內(nèi)，其余的能量將在焦點(diǎn)外。不在焦點(diǎn)內(nèi)的能量表現(xiàn)為低能量環(huán)或圍繞在一個(gè)高中心點(diǎn)的高能量環(huán)。這種能量分布有利于激光成絲切割。

長焦深DOE設(shè)計(jì)理論

對于一束正態(tài)高斯激光束，可通過以下公式定義焦點(diǎn)深度：

-??_????——瑞利長度

-??2 x——x方向的光束質(zhì)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(dāng)使用長焦深DOE時(shí)，焦點(diǎn)區(qū)域由元件角度、外部透鏡焦距和光束直徑?jīng)Q定。

從理論上講，可以設(shè)計(jì)出一種能產(chǎn)生長焦深的方案，但這個(gè)方案要以降低中心點(diǎn)的能量密度為代價(jià)。通常，拉長焦點(diǎn)深度就足以改進(jìn)這個(gè)加工效果，而不必對光學(xué)系統(tǒng)中其他裝置進(jìn)行重大改變。這個(gè)方案可以在不更換激光或者改變焦距的情況下實(shí)現(xiàn)。

改變焦深的方法

對于不同的聚焦鏡，焦深可以根據(jù)以下公式改變

-Δ ——焦深

-Δ₀——初始焦深

-λ ——波長

-λ₀ ——初始波長

-f_r ——有效焦距

-f_r0——初始的有效焦距

另一種改變焦深的方法是改變?nèi)肷浼す獾闹睆健?/span>

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(xué)系統(tǒng)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(guī)則（其它系統(tǒng)參數(shù)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(shí)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。