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解决方案

LUBON — 专注激光加工领域光束整形DOE的研发、生产与方案设计

来源:LUBON麓邦2023-05-16我要评论(0)

激光加工技术是当前切割、焊接、表面处理、材料改性和精密制造工艺的主流技术手段,以其高质高效、操作便捷、节能环保等优势,广泛应用于钣金加工、新能源电池、消费电...

激光加工技术是当前切割、焊接、表面处理、材料改性和精密制造工艺的主流技术手段,以其高质高效、操作便捷、节能环保等优势,广泛应用于钣金加工、新能源电池、消费电子、光伏等众多场景中。作为当今时代最具技术先进性的光学领域之一,激光加工已成为LUBON重点关注和服务的行业方向。

切割、焊接、表面处理、材料改性、精密制造等多种激光加工应用

经过多年发展,在当前主流的激光加工设备中,传统的折射型光学模组如扩束镜、场镜等构建了其光学实现基础,相关方案已日臻完善、趋于成熟,同时为了进一步提升激光加工的质量、精度和效率,“如何针对性地优化末端加工光束”成为各激光加工设备集成商亟待解决的问题,因此业内对多样化光束整形模块的需求呈现出快速增长的趋势。
在该趋势下,LUBON致力于提供优质的光束整形DOE及其配套解决方案,帮助客户得到高质量的 匀化、分束、尺寸整形、焦点整形、环形整形和其他结构化光斑整形效果,实现激光加工质量、精度和效率的有效提升。

LUBON自有DOE的匀化、分束、多焦点、长焦深、环形光等多种光束整形效果


LUBON PRODUCT

- 产品介绍 -


匀化DOE


在激光加工诸如切割,焊接,钻孔,划线,熔蚀等的多种应用场景中,光束的平顶整形也即匀化需求是非常常见的。能量均匀分布的光斑在作用于材料时,能够带来更高的能量利用率、更好的加工质量、更高的加工精度、更灵活可控的加工尺度调节。

LUBON 匀化DOE外观及相位结构

LUBON 匀化DOE是一种基于双折射功能膜层和高透光学玻璃基底,通过对已知入射光参数、搭配透镜参数和预期出射光参数的点对点映射计算来进行相位设计,利用衍射光学原理实现非准直匀化效果的平板光学元件。


产品特点


★ 平板结构, 体积小,易集成
★ 透射型匀化, 能量利用率高,高损伤阈值基材可选
★ 连续型相位, 衍射效率高,零级影响小,平顶光均匀性好,边界锐利度高
★ 基于像素点的结构设计, 可针对不同入射光参数进行适配定制,灵活调整平顶光形状
★ 可配合聚焦透镜使用,实现 尺寸整形
匀化效果及产品参数概览


应用案例


LUBON 匀化DOE可用于光伏行业中太阳能电池板的元素掺杂工序,以提升光电转换效率。如下图所示,在元素掺杂效果实验中,匀化后的光斑以逐点连续排布的形式作用于电池表面,掺杂后表面形貌呈现出各匀化光斑单元内的较高均匀度和单元间的良好一致性。由此可见,高均匀度和高边界锐利度的平顶光斑可极大地提升掺杂均匀性,带来更好的掺杂质量。

LUBON 匀化DOE用于元素掺杂的加工效果示意图
此外,LUBON 匀化DOE也成功应用于 PCB板的盲孔加工等场景中。
除匀化DOE外,LUBON还可提供 基于透镜阵列的单片或双片式匀化方案基于光衰减原理的准直匀化模组等其他具备匀化功能的产品。

分束DOE


在一些具有周期复现特征或鲜明排布规则的激光加工场景下,如阵列式钻孔、多点焊接、平面内大量微单元切割等,如果能够引入高分束均匀性、高分束精度的分束器件,得到光学参数高度一致的多束光斑,则能极大地提升加工效率和加工效果一致性。

LUBON 分束DOE外观及相位结构

LUBON 分束DOE是一种平板结构的衍射型光学元件,由双折射功能膜层和高透光学玻璃基底制成,通过基于像素点的周期性相位设计或光栅级联两种方案的单独作用或结合使用,实现特定分束角下、一维或二维、一致性优越的光束分束效果。


产品特点


★ 平板结构, 体积小,易集成
★ 透射式元件, 能量利用率高,高损伤阈值基材可选
★ 连续型相位, 衍射效率高,零级影响小,分束均匀性好
★ 基于像素点的周期性结构设计, 可灵活调整分束角度,实现高分束角精度,无严格的入射光斑尺寸和中心对准限制
★ 可配合聚焦透镜使用,实现 光斑阵列尺寸可调
分束效果及产品参数概览


应用案例


LUBON 分束DOE可用于金属结构件的多点焊接。如下图,高功率激光经由2×2二维分束DOE,在x和y两个方向上以不同分束角度得到矩形排布的4束光斑,对应4个金属件焊点,4个焊点的圆度较好,一致性极佳,能够帮助批量生产时加工效率显著提升。

LUBON 分束DOE用于多点焊接的焊点形貌示意图

此外,LUBON 分束DOE还成功应用于电池表面清洗等场景中。

除分束DOE外,LUBON还可提供基于0-π相位调制的棋盘光栅、达曼光栅等分束产品。


焦点整形DOE


常见的激光加工终端光束一般会聚于焦点,且通常仅能在瑞利距离内保持高度集中的能量分布。当遇上加工深度较大或对加工质量要求较高的场景,前述特性的光束则具有一定的局限性。由此,沿光束传播方向优化光束能量分布的焦点整形需求应运而生,意图在更长的传播距离上得到持续的高能量密度光束,实现z方向上更好的加工一致性。

LUBON 焦点整形DOE

LUBON 焦点整形DOE基于双折射材料和高透光学基底,是通过衍射光学原理调制z方向上光束能量分布的平板光学元件。具体又分为多焦点整形和长焦深整形两种:前者致力于在光束传播方向上得到特定个数、特定间距、特定能量配比的焦点,模仿激光成丝效果;后者即衍射锥镜,是为了将光束的能量聚集在小而细长的无衍射贝塞尔区域中,获得更高的能量集中度和更长的焦深。


产品特点


★ 平板结构, 体积小,易集成;
★ 透射式元件, 能量利用率高,高损伤阈值基材可选
★ 衍射锥镜结构呈现为平面内的连续取向变化, 锥尖精度高,衍射效率高,零级影响小
★ 多焦点DOE基于单个像素点进行结构设计, 可灵活调整焦点个数、焦点间距和焦点能量分布
★ 搭配4f系统使用, 可灵活调节加工尺度

焦点整形效果及产品参数概览


应用案例


LUBON 多焦点DOE可用于透明脆性材料的隐形切割,得到较为平整的切割断面。光束经过多焦点DOE的整形作用,得到了4焦点、均匀能量分布、焦点间距为7 μm的多焦点光束,光束作用于透明脆性材料平片内部,观察其切割断面,可见在传播方向上形成对应4个焦点的均匀裂痕。

LUBON 多焦点DOE用于透明脆性材料隐切的断面形貌示意图

LUBON 焦点整形DOE还成功应用于mini led切割等方向。

LUBON 长焦深DOE(衍射锥镜)常基于其切割解决方案,与其他光学元件以加工头模组的形式集成于一体进行出售,为用户免除了复杂的配套元件选型工作,降低了光路调试难度。详细参数请见:LUBON——贝塞尔加工头。


其他整形光束DOE


除了激光加工领域中常用的匀化、分束、焦点整形功能,LUBON的DOE产品具有极高的定制自由度,可以通过逐像素点的结构设计和高精度的加工工艺,实现涡旋光场调控、艾里光束转换、激光模式转换、透镜汇聚发散、环形光束整形、M型光束整形、全息图像生成等多种不同效果。

其他DOE整形效果举例


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