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Im Gegensatz zu diffraktiven optischen Elementen (DO), die auf Wellenfront-Manipulation angewiesen sind, verwenden homogenisierende Stäbe geometrische Optik. Durch die Reflexion wird die Lichtenergie über den Querschnitt des Stabes umverteilt, was zu einer gleichmäßigen Intensitätsverteilung am Ausgang führt. Zum Beispiel werden die hexagonalen mischenden Mischstäbe von Thorlabs mit präzisionspolierten internen Oberflächen (60-40 Kratzer-DIG-Finish) entwickelt, um den Lichtverlust zu minimieren und die Gleichmäßigkeit zu maximieren. Damit sind sie für Anwendungen wesentlich, wenn eine konsistente Beleuchtung nicht verhandelbar ist (z. B. medizinische Imaging, Lasermaterialverarbeitung). Diese Stäbe verwenden UV-Substrate (UV Fused Silica (> 90% bei 300 nm) und Resistenz gegen Laserschäden-mit optionalem Breitband-Antire-Element (AR) Beschichtungen, die eine effiziente Lichtübertragung über 350-700 nm (sichtbar) oder 650-1050 nm (nir). .
Außergewöhnliche Homogenisierungsleistung : Umwandeln Sie ungleichmäßige Eingangsstrahlen in Flat-Top-Profile mit minimaler Intensitätsvariation-typisch <5% über die Ausgangsfläche (gemessen am 1/e⊃2; Strahldurchmesser). Diese Einheitlichkeit ist für Anwendungen wie Laserschweißen von entscheidender Bedeutung, bei denen eine ungleichmäßige Energieverteilung eine inkonsistente Gelenkfestigkeit verursachen würde.
Beschichtungen mit niedrigem Verlust : Breitband-AR-Beschichtungen werden sowohl auf Eingangs- als auch auf Ausgangsflächen aufgetragen, wodurch ein durchschnittliches Reflexionsvermögen von <0,5% im angegebenen Wellenlängenbereich (z. B. 350-700 nm für sichtbare Anwendungen) bereitgestellt wird. Im Vergleich zu unbeschichteten Stäben (die aufgrund von Fresnel-Verlusten ~ 4% Reflexionsvermögen pro Oberfläche haben) erhöhen beschichtete Versionen die Gesamtübertragungseffizienz um 7-9%-eine signifikante Verbesserung für LED-Systeme mit geringer Leistung.
Hexagonale Geometrie : Optimiert die TIR -Effizienz im Vergleich zu runden oder quadratischen Stangen. Der hexagonale Querschnitt stellt sicher, dass Lichtstrahlen von sechs inneren Oberflächen (gegenüber vier für quadratische Stangen) reflektieren, 'Hot Spots ' reduzieren und ein konsistenteres Strahlmischen sicherstellen. Beispielsweise erzeugt eine 4 mm hexagonale Stange ein flaches Profil mit einer besseren Gleichmäßigkeit von 20% als eine 4-mm-Quadratstange derselben Länge.
Präzisionsherstellung : Hergestellt mit ultrafimenden Toleranzen, einschließlich ± 0,1 mm Mitteldicke (um eine konsistente Strahlpfadlänge sicherzustellen) und 60-40 Kratzeroberflächenqualität (Minimierung der Lichtstreuung). Das Längenverhältnis der Stab (typischerweise 6: 1 für Standardmodelle) wird sorgfältig kalibriert, um die Homogenisierungsleistung und die Kompaktheit auszugleichen.
Vielseitige Größe und Anpassung : Erhältlich in Standardlängen (25,0 mm, 50,0 mm) und Aperturgrößen (4,0 mm, 6,0 mm), mit benutzerdefinierten Optionen für spezielle Systeme (z. B. 10 mm Aperturstangen für Hochleistungslaser). Zu den Anpassungen gehören auch abgeschrägte Kanten (um das Abhören während der Montage zu verhindern) und Anti-Reflexionsbeschichtungen, die auf bestimmte Wellenlängen zugeschnitten sind (z. B. 405 nm für UV-LEDs).
LED -Illuminatoren : Verbesserung der Einheitlichkeit in industriellen Beleuchtungssystemen (z. B. Inspektionslampen für gedruckte Leiterplatten) und Anzeige -Hintergrundbeleuchtung (z. B. LCD -Bildschirme in medizinischen Monitoren). Bei der PCB -Inspektion stellen homogenisierende Stäbe beispielsweise sicher, dass Lötverbände gleichmäßig beleuchtet werden, wodurch das Risiko von fehlenden Defekten (z. B. kaltes Lötmittel) verringert wird.
Medizinische Bildgebung : Bereiten Sie eine konsistente Beleuchtung für Endoskope (z. Bei der Fluoreszenzmikroskopie stellt ein homogenisierter Strahl sicher, dass alle Regionen einer Gewebeprobe die gleiche Anregungsintensität erhalten, was falsch negative Ergebnisse verhindert.
Lasermaterialverarbeitung : Stellen Sie eine gleichmäßige Energieverteilung in Laserschweißen, Schneiden und Markierungsanwendungen sicher. Zum Beispiel erzeugt bei Edelstahlschneidungen ein flaches Strahlprofil aus einer homogenisierenden Stange sauberere Kanten (mit <5 μm Burr-Höhe) im Vergleich zu einem Gaußschen Strahl (der eine ungleiche Wärmeverteilung und größere Grat entsteht).
Maschinenaufwand : Verbesserung der Inspektionsgenauigkeit in automatisierten Systemen (z. B. Erkennung von Flaschenfehlern, Halbleiterwafer -Inspektion), indem Sie gleichmäßig verteilte Beleuchtung über Zielflächen bereitstellen. Bei der Flascheninspektion hebt einheitliche Beleuchtung subtile Defekte wie Risse oder ungleiche Wände hervor, die durch einen ungleichmäßigen Strahl verdeckt würden.
OEM -Integration : Anpassbar für die Einbeziehung in spezialisierte optische Systeme wie Durchflusszytometer (bei der eine gleichmäßige Laserbeleuchtung eine genaue Zellzählung sicherstellt) und 3D -Scanner (wo eine konsistente Lichtintensität die Punktwolkendichte verbessert). OEM -Versionen umfassen häufig Montageflansche oder Ausrichtungsmarken für eine einfache Integration in Produktionslinien.
Ein Arbeitsabstand von 3 mm ist optimal, um das voll flache Strahlprofil an der Ausgangsfläche zu erreichen. Über diesen Abstand hinaus wendet der Strahl leicht (typischer Divergenzwinkel: 0,5 °), was die Gleichmäßigkeit verringert-bei 10 mM kann die Intensitätsvariation auf 10-15%zunehmen. Kombinieren Sie für Anwendungen, die einen längeren Arbeitsabstand (z. B. großen Formatdruck) erfordern, die Stange mit einer Kollimierungslinse, um die Integrität des Flat-Top-Profils aufrechtzuerhalten.
Ja, aber die Leistung hängt vom Substrat und der Beschichtung ab. UV-Modelle mit Fuse-Silica (UVFS)-die für Hochleistungsanwendungen gewohnt für Anwendungen verwendet werden-unterstützt gepulste Laserenergiedichten bis zu 55 J/cm² (1 µs Impuls bei 980 nm) und kontinuierliche Wellen (CW) Leistungsdichten bis zu 6 W/cm² bei 980 nm. Betrachten Sie für höhere Leistungsniveaus (z. B. 20 W CW-Laser) Stäbe mit hitzebeständigen Halterungen oder Saphirsubstraten (die eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweisen: 46 W/m · k gegenüber 1,4 W/m · k für UVFs).
AR-Beschichtungen reduzieren Oberflächenreflexionen, die nicht nur die Übertragungseffizienz erhöhen, sondern auch Rückenreflexionen minimiert, die die Lichtquelle beschädigen können (z. B. LED-Chips oder Laserdioden). Beispielsweise überträgt in einem 350-700 nm sichtbaren System eine beschichtete Stange ~ 92% des Eingangslichts, während eine unbeschichtete Stange ~ 85% überträgt. Darüber hinaus reduzieren AR-Beschichtungen das System mit streunenden Licht im System und verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis in Bildgebungsanwendungen.
Die Hauptursache für Ungleichmäßigkeit ist die Fehlausrichtung der Eingabestrahlung über den kritischen Winkel des Stabes (θC ≈ 14 ° für UVFs). Wenn der Eingangsstrahl im Vergleich zur optischen Achse der Stange um mehr als ± 2 ° geneigt ist, entkommen einige leichte Strahlen durch die Seiten des Stabes (anstatt sich TIR zu unterziehen), wodurch heiße Spots erzeugt werden. Um dies aufzulösen, verwenden Sie die Präzisionsmontagehardware (z. B. kinematische Halterungen), um den Strahl innerhalb von ± 0,5 ° der Achse auszurichten. Andere Ursachen sind Oberflächenkontamination (saubere Stäbe wie zuvor beschrieben) und Stäbchenschäden (Ersetzen von Stäben durch Kratzer tiefer als 1 µm).
