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回折光学素子の動作原理

多くのシナリオでは、入射レーザービームはDOEの後ろに一定の距離で平行光または集束光にされます。HOLOEYEは、平行光でないまたは部分的に平行な光源にも対応するソリューションを提供できます。これを行うために、DOEの微細構造はパターン生成と集光力を組み合わせます。さらに、HOLOEYEのDOEの集光特性は固定された作業距離に限定されません。HOLOEYEのパターンジェネレーターは、レーザーを強く傾斜したターゲット面に集束させるために必要な集光力を提供できます。実際には、各回折方向の最適な焦点位置はほぼ任意の表面に合わせることができます。

回折ビームスプリッター

回折ビームスプリッターは、入射レーザービームを1次元または2次元のビームアレイに分割します。通常、回折ビームスプリッターは集光レンズと組み合わせて使用されます。その場合、出力ビームアレイはレンズの後ろの一定の距離にある集光スポットのアレイになります。

スポットの配置は直交するx-y格子のアレイに限定されません。六角形や不規則な格子も可能です。構造化光の疑似ランダムスポットパターンのような、より複雑なスポットの配置においては、回折ビームスプリッターは回折パターンジェネレーターとも呼ばれます。

回折パターンジェネレーター

回折光学素子を用いることで、非常に高い被写界深度を持つ複雑なパターンを作成できます。

このパターンには多くのスポットが含まれており、これらが重なり合って回折ディフューザーと呼ばれる場合もあれば、個々のスポットが明確に見えるために回折ビームスプリッターと呼ばれる場合もあります。

微細構造の高精度のおかげで、特に周波数安定化レーザー光源を使用する場合、回折角度は非常に正確になります。

回折ディフューザー

回折ディフューザーを使用することで、さまざまな光源の放射角度分布を柔軟に形成することができます。回折ディフューザーは、多数の個別の非コヒーレントレーザエミッターから成るため、VCSELアレイと最も良く使用されます。

その結果、角度が遠方界の回折光分布は、干渉による強度変調の影響がずっと少なくなり、より均一な光分布が得られます。

HOLOEYEでは、カスタマイズされた回折ディフューザーを使用して、アプリケーションの波長に適したさまざまな光分布を生成することができます。大きな回折角に対しても、入射光に比べてゼロ次回折を1%未満に抑えることで、求めるプロファイルを非常に良い近似で得ることができます。

回折ビームシェイパー

理想的にはガウス型の強度プロファイルを持つ入射レーザービームが、目標面や加工物において望ましい強度プロファイルに変換されます。ほとんどの場合、目標は均一な（フラットトップ）の円形または長方形のビームプロファイルです。他の形状や非均一なプロファイルも得ることができます。

カスタム開発では、入射ビームの強度と位相プロファイルに関する正確な情報が必要です。M²<1.3の高いビーム品質を持つビームの場合、その位相プロファイルは波面の曲率半径で十分に記述されます。

論文・参考文献

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