Holo/Or Ltd. (Israel)：Holoor：ホロオア社 (イスラエル)：回折型光学素子(DOE)メーカー
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2D ビームスプリッター DOE Holo/Or (Holoor)
回折型のビームスプリッター(別名:マルチビームまたはドットジェネレーター)は、1つのレーザービームを元のビームの特性(パワーと伝搬角を除く)を持つ複数のビームに分割するために使用される回折光学素子(DOE)です(DOE:Diffractive Optical Element)。
素子上の回折パターンに応じて、1次元のビームアレイ(1xN)または2次元のビームマトリクス(MxN)を生成することができます。また、レーザービームなどの単色光で使用され、出力ビームの波長と分離角度が特定されています。
2次元のビームスプリッターは、レーザースクライビング(太陽電池やパネルなど)、レーザダイシング、レーザパーフォレーション、美容医療、3Dセンシング＆プロジェクションなどの用途に使用されています。
Holo/Or社では、さまざまな標準品を取り揃えております。また、ご希望の仕様が見つからない場合は、カスタム設計も1個から対応しております。
素子上の回折パターンに応じて、1次元のビームアレイ(1xN)または2次元のビームマトリクス(MxN)を生成することができます。また、レーザービームなどの単色光で使用され、出力ビームの波長と分離角度が特定されています。
2次元のビームスプリッターは、レーザースクライビング(太陽電池やパネルなど)、レーザダイシング、レーザパーフォレーション、美容医療、3Dセンシング＆プロジェクションなどの用途に使用されています。
Holo/Or社では、さまざまな標準品を取り揃えております。また、ご希望の仕様が見つからない場合は、カスタム設計も1個から対応しております。
アプリケーション
- レーザー加工
- レーザースクライビング
- ガラスダイシング
- レーザーディスプレイ＆イルミネーション
- マシンビジョン＆3Dセンサ
- 光ファイバー
- 医療/美容処理
原理
分割されたオーダーは、入射ビームの同一のコピーであり、サイズ、発散、強度分布、偏光、ビーム品質などのパラメータが同一です。通常の入射光源に対する回折格子の方程式は、次のとおりです。
Λ : DOEの周期
m : 回折次数
λ : 波長
α : 次数mの回折ビームと光軸の間の角度
m : 回折次数
λ : 波長
α : 次数mの回折ビームと光軸の間の角度
回折型スプリッターは、他のDOEと同様、特定の波長に合わせて製造されます。他の波長では、効率が低下し、回折角も変化します。設計波長から1～2%程度の誤差であれば問題ありません。また、設計の自由度が高いため、1次元のビームアレイ(1xN)次数や次数ごとのパワー比を自由に設定することができます。
基本的な光学系のセットアップ
回折型ビームスプリッターの光学系には、a-focalとfocalの2種類があります。a-focalの場合、ビームスプリッターの後には焦点面がなく、画像サイズはDOEからの距離に応じてリニアに変化します。focalの場合は、DOEの後に配置された集光レンズの焦点面で最適な性能が得られます。
集光レンズと組み合わせた場合(各スポットはレンズの回折限界と同じ)
回折型ビームスプリッターのスポット間の分離距離
| DOE before focusing optics | DOE after focusing optics |
| D=EFL･tan a | D=WD･tan a |
EFL : 有効焦点距離
WD : 作動距離
WD : 作動距離
ビームスプリッターの0次光について
0次光(ZO)は、入射光のごく一部が回折パターンの影響を受けない原因となる製造公差に関連しています。これらの公差の影響は、軸上、つまり中心スポットのエネルギーの増加となります。
回折次数が奇数の設計では、偶数次の場合とは異なり、0次光は仕様上の出力ビームの1つとなります。そのため、偶数のスポット数ではなく奇数のスポット数のデザインを使用することを推奨いたします。
回折次数が奇数の設計では、偶数次の場合とは異なり、0次光は仕様上の出力ビームの1つとなります。そのため、偶数のスポット数ではなく奇数のスポット数のデザインを使用することを推奨いたします。
設計ちがいによる性能比較(バイナリー、マルチレベル)
Holo/Or社の回折型ビームスプリッターには、大きく分けて2種類(バイナリーとマルチレベル)あります。バイナリー回折パターンは、2つのレベル(段)のみで構成されており、回折光学系の「ワークホース」と呼ばれています。コストパフォーマンスや製造上の再現性に優れており、ほとんどのアプリケーションに適しています。
バイナリーの欠点は、効率が約80%であることです。高出力の産業用レーザーなど、より高い効率が求められる場合には、マルチレベルによる素子から選定してください。マルチレベルの素子は、製造プロセスがより複雑でコストも高くなりますが、95%以上の効率を達成することができます。
バイナリーの欠点は、効率が約80%であることです。高出力の産業用レーザーなど、より高い効率が求められる場合には、マルチレベルによる素子から選定してください。マルチレベルの素子は、製造プロセスがより複雑でコストも高くなりますが、95%以上の効率を達成することができます。
| バイナリー | マルチレベル | |
| デザイン自由度 | 対称ドットパターンのみ | 任意 |
| 効率 | Limited < ~ 80% | ～ 96% |
| 均一性 | ◎ | 〇 |
| フル角 | ～40deg at 1064nm | ～10deg at 1064nm |
| コスト | ◎ | 〇 |
