Homogeniserende stawe, ook bekend as ligmengstawe of straalhomogeniseerders, is kritieke optiese komponente wat ontwerp is om nie-eenvormige laser- of LED-strale (bv. Gaussiese, bohoed- of onreëlmatige profiele) in homogene plat-top-profiele om te skakel deur middel van veelvuldige totale interne refleksies (TIR) binne die staaf se kern.
| Beskikbaarheid: | |
|---|---|
Anders as diffraktiewe optiese elemente (DOE's) wat staatmaak op golffrontmanipulasie, gebruik homogeniseringstawe geometriese optika - elke refleksie herverdeel ligenergie oor die staaf se deursnee, wat 'n eenvormige intensiteitsverspreiding by die uitset tot gevolg het. Thorlabs se seskantige ligmengstawe, byvoorbeeld, is ontwerp met presisie-gepoleerde interne oppervlaktes (60-40 krap-grawe afwerking) om ligverlies te minimaliseer en eenvormigheid te maksimeer, wat hulle noodsaaklik maak vir toepassings waar konsekwente beligting nie onderhandelbaar is nie (bv. mediese beeldvorming, lasermateriaalverwerking). Hierdie stawe gebruik UV-gesmelte silika (UVFS)-substrate—gekies vir hul hoë deurlaatbaarheid (>90% by 300 nm) en weerstand teen laserskade—met opsionele breëband-antirefleksie- (AR)-bedekkings, wat doeltreffende ligtransmissie oor 350-700 nm (sigbaar) of 6050-nm-lengte-reeks (N) verseker .

Uitsonderlike Homogenisering Prestasie : Skakel nie-eenvormige insetbalke om in plat-top profiele met minimale intensiteit variasie - tipies <5% oor die uitset oppervlak (gemeet teen die 1/e⊃2; balk deursnee). Hierdie vlak van eenvormigheid is van kritieke belang vir toepassings soos lasersweiswerk, waar ongelyke energieverspreiding teenstrydige gewrigsterkte sal veroorsaak.
Lae-verlies-bedekkings : Breëband-AR-bedekkings word op beide inset- en uitsetvlakke aangebring, wat <0.5% gemiddelde reflektansie per oppervlak in die gespesifiseerde golflengte-reeks bied (bv. 350-700 nm vir sigbare toepassings). In vergelyking met onbedekte stawe (wat ~4% weerkaatsing per oppervlak het as gevolg van Fresnel-verliese), verhoog bedekte weergawes algehele transmissiedoeltreffendheid met 7-9% - 'n beduidende verbetering vir lae-krag LED-stelsels.
Heksagonale meetkunde : Optimaliseer TIR-doeltreffendheid in vergelyking met ronde of vierkantige stawe. Die seskantige deursnit verseker dat ligstrale van ses interne oppervlaktes af weerkaats (teenoor vier vir vierkantige stawe), wat 'hot spots' verminder en meer konsekwente straalvermenging verseker. Byvoorbeeld, 'n 4 mm seskantige staaf produseer 'n plat bo-profiel met 20% beter eenvormigheid as 'n 4 mm vierkantige staaf van dieselfde lengte.
Presisievervaardiging : Vervaardig met ultra-stywe dimensionele toleransies, insluitend ±0.1 mm middeldikte (wat konsekwente straalbaanlengte verseker) en 60-40 krapgrawende oppervlakkwaliteit (minimering van ligverstrooiing). Die staaf se lengte-tot-opening-verhouding (tipies 6:1 vir standaardmodelle) is noukeurig gekalibreer om homogeniseringsprestasie en kompaktheid te balanseer.
Veelsydige grootte en pasmaak : Beskikbaar in standaardlengtes (25,0 mm, 50,0 mm) en diafragmagroottes (4,0 mm, 6,0 mm), met pasgemaakte opsies vir gespesialiseerde stelsels (bv. 10 mm diafragmastawe vir hoëkraglasers). Aanpassings sluit ook afgeskuinsde rande in (om afbreek tydens montering te voorkom) en anti-refleksiebedekkings wat aangepas is vir spesifieke golflengtes (bv. 405 nm vir UV-LED's).
LED-beligters : Verbeter eenvormigheid in industriële beligtingstelsels (bv. inspeksielampe vir gedrukte stroombaanborde) en vertoon-agterlig (bv. LCD-skerms in mediese monitors). Byvoorbeeld, in PCB-inspeksie verseker homogeniseringstawe dat soldeerverbindings eweredig verlig word, wat die risiko van gemiste defekte (bv. koue soldeersel) verminder.
Mediese beeldvorming : Verskaf konsekwente beligting vir endoskope (bv. laparoskopiese, brongoskopiese) en fluoressensiemikroskopie, waar eenvormige lig noodsaaklik is vir akkurate weefselvisualisering. In fluoressensiemikroskopie verseker 'n gehomogeniseerde straal dat alle streke van 'n weefselmonster dieselfde opwekkingsintensiteit ontvang, wat vals-negatiewe resultate voorkom.
Lasermateriaalverwerking : Verseker eenvormige energieverspreiding in lasersweis-, sny- en merktoepassings. Byvoorbeeld, in vlekvrye staal snywerk, produseer 'n plat bo-balkprofiel van 'n homogeniserende staaf skoner rande (met <5 μm braamhoogte) in vergelyking met 'n Gaussiese balk (wat ongelyke hitteverspreiding en groter brame skep).
Masjienvisie : Verbeter inspeksie-akkuraatheid in geoutomatiseerde stelsels (bv. botteldefektopsporing, halfgeleierwafelinspeksie) deur eweredig verspreide beligting oor teikenoppervlaktes te voorsien. In bottelinspeksie beklemtoon eenvormige beligting subtiele defekte soos krake of ongelyke mure wat deur 'n nie-eenvormige straal verduister sal word.
OEM-integrasie : Aanpasbaar vir inkorporering in gespesialiseerde optiese stelsels, soos vloeisitometers (waar eenvormige laserbeligting akkurate seltelling verseker) en 3D-skandeerders (waar konsekwente ligintensiteit puntwolkdigtheid verbeter). OEM weergawes sluit dikwels monteerflense of belyningsmerke in vir maklike integrasie in produksielyne.
’n Werkafstand van 3 mm is optimaal om die volle plat-bo-balkprofiel by die uitgangoppervlak te bereik. Anderkant hierdie afstand begin die straal effens divergeer (tipiese divergensiehoek: 0,5°), wat eenvormigheid verminder—by 10 mm kan intensiteitvariasie tot 10-15% toeneem. Vir toepassings wat 'n langer werkafstand vereis (bv. grootformaat drukwerk), koppel die staaf met 'n kollimerende lens om plat bo-profielintegriteit te behou.
Ja, maar werkverrigting hang af van die substraat en laag. UV-gesmelte silika (UVFS) modelle—wat algemeen gebruik word vir hoëkragtoepassings—ondersteun gepulseerde laserenergiedigthede tot 55 J/cm² (1 µs puls by 980 nm) en deurlopende golf (CW) drywingsdigthede tot 6 W/cm² op 980 nm. Vir hoër kragvlakke (bv. 20 W CW-lasers), oorweeg stawe met hitteverspreidende bevestigings of saffiersubstrate (wat hoër termiese geleidingsvermoë het: 46 W/m·K vs. 1.4 W/m·K vir UVFS).
AR-bedekkings verminder oppervlakrefleksies, wat nie net die transmissiedoeltreffendheid verhoog nie, maar ook terugkaatsings verminder wat die ligbron kan beskadig (bv. LED-skyfies of laserdiodes). Byvoorbeeld, in 'n 350-700 nm sigbare stelsel, stuur 'n bedekte staaf ~92% van die insetlig uit, terwyl 'n onbedekte staaf ~85% deurgee. Boonop verminder AR-bedekkings verdwaalde lig in die stelsel, wat die sein-tot-geraas-verhouding in beeldtoepassings verbeter.
Die primêre oorsaak van nie-uniformiteit is insetstraal-wanbelyning buite die staaf se kritieke hoek (θc ≈ 14° vir UVFS). As die insetstraal met meer as ±2° gekantel word relatief tot die staaf se optiese as, ontsnap sommige ligstrale deur die staaf se kante (in plaas daarvan om TIR te ondergaan), wat warm kolle skep. Om dit op te los, gebruik presisie monteer hardeware (bv. kinematiese monterings) om die balk binne ±0.5° van die as in lyn te bring. Ander oorsake sluit in oppervlakbesoedeling (skoon stawe soos vroeër beskryf) en staafskade (vervang stawe met skrape dieper as 1 µm).