Optionen zur Korrektur des rechteckigen Laserstrahlprofils?

Wir haben kürzlich auf eine 405-nm-Laserdiode umgestellt, die ein schreckliches Strahlprofil hat – es ist ein gut definiertes Rechteck mit einem Seitenverhältnis von etwa 10:1. Das Bild unten zeigt den kollimierten Strahl, der zur besseren Betrachtung leicht erweitert wurde. Wir möchten dies mit minimalen Leistungsverlusten in ein Gauß- oder Tophat-Strahlprofil von ~ 5 mm umwandeln. Welche Möglichkeiten haben wir? Ein paar Dinge, die wir untersucht haben, umfassen

  • Verwendung eines anamorphotischen Prismenpaares. Zuvor hatten wir einen 678-nm-Laser mit einem schönen elliptischen Profil, das wir leicht mit einem 2,5:1-Prismenpaar korrigierten, aber das funktioniert nicht sehr gut für einen rechteckigen Strahl.
  • Verwendung eines konstruierten Diffusors. Wir haben einen 1" 20-Grad-Tophat-Diffusor von Thor genommen, der aus dunkler optischer Magie konstruiert ist. Wir können daraus einen schönen kollimierten Tophat von ~12 mm bekommen, aber eine weitere Erweiterung oder Verdichtung des Strahls macht es kaputt, weil, äh, Magie.
  • Bei Verwendung eines normalen Diffusors (ähnlich der Hälfte der Konfiguration auf dem Foto hier oder mit einem davon ) kenne ich keine einfache Möglichkeit, die Verluste in diesem Fall abzuschätzen, sie können jedoch weniger als ~ 60% betragen.
  • Führen Sie den Strahl durch eine Lochblende, um ein Gaußsches Profil zu erhalten, aber dies würde ~ 90% Verlustleistung bedeuten.
  • Überdehnung und Beschneidung des Strahls, aber dies würde ~ 80 % Verlustleistung bedeuten.

Gibt es dafür eine andere Möglichkeit, die wir übersehen haben, oder gibt es eine Art Standardansatz für solche Emissionsmuster?

Bohnenprofil

Es scheint immer noch so, als wäre die anamorphotische Prismenoption eine Verbesserung gegenüber dem, was Sie haben. Nachdem Sie das Profil in Längsrichtung komprimiert haben, können Sie mit weniger Verlustleistung beschneiden. Funktioniert die Diode innerhalb der Spezifikation? Garantie?
Das stimmt, wir können unser aktuelles anamorphotisches Prismenpaar aufgrund der falschen AR-Beschichtung nicht verwenden, aber ~ 360 US-Dollar scheinen viel für eine nur teilweise Lösung unseres Problems zu sein, obwohl dies möglicherweise immer noch die beste Option ist. Die Spezifikationen geben leider keine Emitterform an, sondern nur die Abweichungen: thorlabs.com/thorcat/22000/DL5146-101S-MFGSpec.pdf
Wenden Sie sich vielleicht an Ihren Vertreter? Scheint ein ziemlich nutzloser Laser zu sein
Für welche Anwendung planen Sie den Einsatz? Wenn Sie einen echten Gaußschen Strahl benötigen, beispielsweise für die Interferometrie, sollten Sie keine Laserdiode kaufen ;).
@lionelbrits - Ich habe gehört, dass dies bei Nah-UV-Diodenlasern eigentlich ziemlich häufig vorkommt, obwohl es vielleicht nur daran lag, dass jeder den gleichen beschissenen kauft.
@Chris Mueller - Ich fülle die Rückseite eines Mikroskopobjektivs, und die genaue Strahlform spielt keine so große Rolle, aber wir würden es vorziehen, den größten Teil der Leistung nicht zu verschwenden, nur weil der Strahl seltsam geformt ist.
Ist Ihr Strahl kollimiert? Haben Sie an eine Zylinderlinse gedacht? Wenn ja, warum haben Sie eine solche Lösung vermieden?
Dies ist ein Bild des kollimierten Strahls nach etwa 1,5-facher Aufweitung. Ein Paar Zylinderlinsen ist ebenfalls eine Option, obwohl die Kosten für zwei montierte Zylinderlinsen mit denen des anamorphotischen Prismenpaars vergleichbar sind, das viel einfacher auszurichten ist.

Antworten (1)

Es gibt einige andere Optionen, die ich hinzufügen kann. Durch die Verwendung von zwei Zylinderlinsen können Sie einen Strahlaufweiter bauen, der sich nur in eine Richtung aufweitet und so die Dehnung des Strahls korrigiert.

Nachdem Sie dies korrigiert haben, können Sie den Strahl auf einen räumlichen Lochfilter fokussieren. Dies würde nur teilweise funktionieren, da der Laser zunächst ein Gauß-Profil haben muss, bevor er in den räumlichen Filter geht. Um eine bessere Strahlqualität zu erhalten, würden Sie diese stattdessen in eine Singlemode-Faseroptik fokussieren. Diese Lösung hat den Nachteil, dass viel Licht verschwendet wird, aber sie sollte besser sein als die oben genannten 80–90 %.

Die andere Methode, die Sie verwenden können, besteht darin, ein Kinoform- oder diffraktives optisches Element herzustellen. Verwenden Sie dazu den Gerchberg-Saxton-Algorithmus, um Ihr gemessenes Strahlprofil in ein beliebiges Intensitätsprofil umzuwandeln. Dies erzeugt ein Nur-Phasen-Hologramm, das einen räumlichen Lichtmodulator oder ein speziell angefertigtes diffraktives optisches Element benötigt. Es funktioniert, aber es sei denn, Sie haben einen räumlichen Lichtmodulator, der nur Phasen hat, und es ist eine ziemlich teure Lösung.

Optionen zur Korrektur des rechteckigen Laserstrahlprofils?
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