微透镜阵列的應用之一

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跟着柯勒照明道理的利用日趋遍及，人们對光源的请求也日趋“斗胆”且严苛。在激光利用范畴，光源能量的高斯散布，也即非平均能量散布的一種，该非平均散布的能量，给人们的平常加工，激光利用带来了诸多未便。以此催生高斯光源匀化的钻研需求。

在激光照明、切割和焊接加工等利用范畴當中，常常對出射激光的能量平均性具备必定的请求。而傳统的激光能量强度是高斯散布的。以是，在绝大部門激光利用范畴中，光源匀化都是避不開的。今朝激光匀化大要分為两種：一種是衍射性，另有一種是折射性。從事情道理的角度讲，衍射性的匀化结果或许优于折射性。可是，因為遭到其波长限定的影响，衍射性装备请求比力高，通用性比力差，并且衍射原件概况轮廓轻易引發杂散光。比拟之下，折射性元件，具备通用性更强，能量消耗较少，事情波段较长的有點。微透镜属于折射型光學元件，本文重要先容常见以微透镜阵列為焦點的激光匀化光路。

常见的微透镜阵列匀光光路，分為两種：一種是单阵列型，另外一種是雙阵列型。雙阵列匀光比拟单透镜匀光具备更优秀的结果，且雙透镜匀光光路對入射光的發散角有必定的容差。以是在這两種光路當中，雙阵列型匀光光路更加常见，也更加好用。下圖即是如今常见的雙阵列透镜匀光光路。其重要的元件是两片規格参数附近的两片微透镜阵列，和後方的傅里叶透镜。

雙消脂茶，微透镜阵列匀光光路

LA1：微透镜阵列1    LA2：微透镜阵列2   FL：菲涅尔透镜   FP：接管屏面   dn：入射准直光直径  DPT：匀光巨细

fLA1：阵列1的焦距     fLA2：阵列2的焦距    a12：雙阵列間距   S：阵列2與菲涅尔透镜間距    fFL：菲涅尔透镜焦距

激光光源颠排毒清肺湯,末扩束准直後，平行入射。平行入射的激光束，打在第一壁微透镜阵列上，颠末每一個子单位的聚焦，從新構成阵列排布的核心。可類似地将入射的光束，當作對應于透镜阵列的光束簇阵列。從新聚焦後的多個小光束互相叠加，基于阵列排布的對称性，也即出射小光束的對称性，小光束的不平均性互相抵消，终极在接管屏幕上構成平均的方针光斑。光斑巨细瓜葛以下式所示：（pLA為透镜阵列的子单位口径巨细）

DFT=pLA·fFL·（fLA1+fLA2-a12）/(fLA1·fLA2)

在上光路所示的前提下，a12=fLA2，上式可以化简以下：

DFT= pLA·fFL/ fLA孩子節日禮物,2

治療腰酸背痛,現實光路利用中，理當注重：

1.     LA1與LA2之間的小，和傅里叶透镜的焦距巨细，均會影响最中成像光斑的巨细。

2.     准直光束經過阵列1子单位所成在阵列2上的像尺寸巨细理當小于阵列2的枪弹原尺寸。

3.     因為LA2與FL之間非平行光束的存在，FL的尺寸巨细理當适足，防止能量丢失。

4.     理論上，阵列镜的子单位数目越多，其匀化结果越好。若是不增长透镜整面子积，缩小子单位的尺寸以提高数目，因為激光的高相關性和菲涅尔衍射效應的影响，太小的子单位尺寸，反而没法获得较好的匀化结果。

别的，因為傅里叶透镜的周期性，出射光斑颠末透镜會聚會，依然會显現出周期性的光斑阵列，影响了终极微透镜匀化光斑的结果。（成像光斑的能量频谱圖以下）

周期性匀化光斑能量散布

以是，為了進一步提高微透镜激光匀化的质量，可以斟酌從打乱成像光斑阵列的周期性分列入手工廠搬遷，。较為常见且简洁的提高匀化质量的法子有：采纳随機點阵微透镜阵列，添加分散片等。采纳随機點阵微透镜阵列，可以有用的粉碎出射光斑在接管屛面分列的周期性。（结果以下圖）

随機點阵光斑能量散布

分散片的利用，则與随機點阵大不不异。带分散片的光路，是在光束入到微透镜以前，先用分散片對入射光举行開端的匀化，從而低落其相關性。颠末匀化後的光束，再經准直處置，打在雙阵列匀化镜子，终极成像出较好的匀化光斑。（其光路以下圖）

带分散片的激光匀化光路
匀化片雙侧，是参数不异的聚焦透镜。激光光源，經准直入射，在第一個聚焦透镜上聚焦，而分散片，恰落在其焦面上。經焦面上的分散片匀化出射後的光源，再被准直，打在雙阵列匀化光路上。相關性的减小，可以大大的削减接管屏面上子单位成像的小光斑之間的锋利邊沿的發生。

匀化结果比拟（左圖：為加分散片的匀化结果；右圖：分散片的匀化结果）

将激光光源能量的高斯散布匀化成平顶光，對現代的激光利用而言越来越首要，也越来越常见。其匀光的法子多種多样——匀光片、分散片、匀光光纤、微透镜阵列等等。分歧的元件，其道理各不不异，但焦點依然是环抱着其匀光道理是衍射或是折射，和其匀光效。本文简略的先容了利用雙微透镜阵列的激光匀化，并就其匀化结果和结果晋升上做了對前任钻研履历和法子的总结。