Asphericon艾利光束整形器与AiryShape的原理介绍使用
- 时间：2022-06-15作者：深圳维尔克斯光电有限公司浏览：180
一、Asphericon艾利光束整形器原理介绍
德国Asphericon光束整形系统是由Goodman（2005）和Dickey（2014）基于衍射理论和傅里叶变换相关的一个已知方法得出的。更确切地说，它假定透镜对输入强度函数进行傅里叶变换，相应的傅里叶对应物发生在其焦平面。为了产生一个聚焦的平**强度分布，这可以用一个环形函数来描述，相应的输入必须是一个准直的贝塞尔-辛状强度曲线。这一现象的理论背景在文献中被多次讨论过。
相位板有一个二元结构，中心部分增加。光束整形单元的原理布局如下图所示。
根据AiryShape的工作原理，不仅可以在聚焦透镜的焦平面上产生一个平**分布，还可以在不同的工作距离上产生不同的能量分布，在系统设置中不需要额外的组件。如图所示，沿其传播方向（Z轴）的归一化光束谱段被总结在一张图中。检测范围是束腰位置周围的±1.5毫米。此外，在不同的工作平面上，相应的强度曲线也被显示出来。
如图所示，要得到的光斑尺寸在5um-1mm范围内可使用a|AiryShape，在3.5-22.5mm内可选择a|TopShape。
艾利光束整形器的尺寸：
二、AiryShape光束整形器使用说明
由于a|AiryShape的高度灵活性，它可以与准直激光束或光纤耦合光源结合使用。因此，只需要适当的扩束器组合和光纤准直器即可。输出光束直径的可以进行扩束与缩束的，也可以通过聚焦透镜的焦距来改变平**光束轮廓的大小。因此，几乎可以生成任意尺寸的平**光斑。
为了节省设备空间，当需要大直径的时候，可以采用以下方法：
由于在焦平面附近生成的Top-Hat光束轮廓的大小取决于透镜的NA，在整形器后添加扩束器有助于减小整形器后面的光束大小。为了保持NA，需要一个焦距较小的聚焦镜头来实现焦平面内相同大小的平**光束轮廓（如图所示）。
匹配输入和输出光束大小：
三、艾利光束整形器与其他系统的尺寸对比
AiryShape是基于模块化的方法，因此，只有应用中真正需要的元件才被添加到设置中。系统的总长度可以保持得尽可能小。下面的公式可以用来粗略估计平**光斑的尺寸: d FWHM = 2.44 f *λ/ D
- D =入射光斑直径
- d = 平**光斑直径 (FWHM)
例如：波长λ= 632 nm, D = 10 mm, d FWHM = 50um，所需透镜焦距为多少？
f = d FWHM *D/2.44 *λ=50um*10mm/2.44*632nm=324mm
平**光斑大小取决于NA。缩小D的大小（例如在AiryShape和聚焦光学器件之间使用一个额外的a|BeamExpander 2.0），焦距可以减少相同的系数（如图所示）。
d FWHM = 2.44 * f *λ/D=162 mm * 632 nm/5 mm=50um
四、与其他光束调谐元件一起灵活使用
艾利光束整形器AiryShape可以很*地与其他BeamTuning元件相结合，包括一个**的光纤耦合解决方案，如图所示。
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