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微纳光学元件

时间:2023-06-10 类别:光学元器件 关注:2436

一种在平整基底表面上通过各种方式做制备出微米、纳米级尺度二维结构的光学元件

我们深入研究各种设计理论及方法,开发出多款专业光学设计软件,可提供全局最优设计方案。在多年实践基础上,积累多项技术并形成稳定工艺: 可制备十六阶衍射器件、横向误差小于 1um,深度误差小于 1.5%,衍射效率高于 90%。可精确控制连续表面微纳结构面形,面形误差小于 3%。发展了微、纳尺度压印及紫外光固化复制技术,可以实现高保真、低成本、大批量微纳结构制作。目前,已形成以微透镜列阵、位相板、衍射器件为主的系列产品,在科研、军工、工业、医疗等领域成功应用。

我们一站式供应各种类型的微透镜,相位板,衍射器件,DOE,分束器,结构光,多焦点,长焦深,多波长,整形器,可提供选型、技术指导、安装培训、个性定制等全生命周期、全流程服务,欢迎联系我们的产品经理!

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产品经理信息

SLB系列微纳光学元件

光束整形器 DOE

DOE匀化器

DOE匀化器是一种基于衍射光学原理设计的平板光学元件,由液晶聚合物(LCP)薄膜和两片N-BK7窗口片组成。根据已知的入射光参数、透镜焦距以及预期出射光参数,通过点对点映射方式计算得到设计相位,最后利用LCP薄膜引入设计好的几何相位分布实现对高斯(TEM00,M2<1.3)入射光的整形和匀化。DOE匀化器能够实现单模激光的方形、圆形、线形等任意几何形状的非准直匀化效果。由于其具有高均匀度、高透过率、高损伤阈值、边界锐利等优点,在激光医美、激光加工、表面处理等多种场景中具有很大的应用前景,如激光焊接、激光打标、激光切割、皮肤美容和激光治疗等。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。除了标准产品外,我们还提供参数规格的灵活定制,如需紫外/高功率匀化DOE,请联系我们。

DOE匀化器

方型DOE匀化器(左),圆型DOE匀化器(中)和一字线型DOE匀化器(右)

DOE匀化器

产品特点

  • 平板结构,体积小,易集

  • 透射型匀化,能量利用率高

  • 连续型相位,衍射效率高,匀化效果好

  • 定制灵活,匀化光斑尺寸可调

  • 适合高质量单模激光的非准直匀化

标准产品型号

产品型号匀化类型工作波长/nm入射光斑直径/mm有效透镜焦/mm出射光斑尺寸/μm
SLB-DOE25-532-6-FTS50方形平顶532610050x50
SLB-DOE25-532-6-FTS200方形平顶5326100200x200
SLB-DOE25-532-7-FTS30方形平顶532710030.3x30.3
SLB-DOE25-532-7-FTS76方形平顶532710075.76x75.76
SLB-DOE25-1064-6-FTS80方形平顶1064610080x80
SLB-DOE25-1064-6-FTS200方形平顶10646100200x200
SLB-DOE25-1064-7-FTS30方形平顶1064710030.3x30.3
SLB-DOE25-1064-7-FTS76方形平顶1064710075.76x75.76
SLB-DOE25-532-6-FTC50圆形平顶5326100Ø50
SLB-DOE25-532-6-FTC200圆形平顶5326100Ø200
SLB-DOE25-1064-6-FTC80圆形平顶10646100Ø80
SLB-DOE25-1064-6-FTC200圆形平顶10646100Ø200
SLB-DOE25-532-6-FTL250线形平顶5326100250
SLB-DOE25-532-6-FTL1000线形平顶53261001000
SLB-DOE25-1064-6-FTL250线形平顶10646100250
SLB-DOE25-1064-6-FTL1000线形平顶106461001000

性能参数

产品类型标准产品定制
工作波长532 nm,1064 nm400-1700    nm
元件尺寸及安装方式Ø25.4x3.2mm,单侧切边,兼容1英寸光学元件安装架
入射光斑质量要求TEM00,M²<1.3
入射光斑偏振态要求均匀偏振态
入射光斑尺寸Ø6 mm, Ø7 mm建议<通光孔径的一半
通光孔径15×15 mm, Ø15 mm
出射光斑形状方形,圆形,线形任意几何形状
出射光斑尺寸>1.5 DL (衍射极限),随搭配聚焦透镜可调
出射光斑不均匀性<5%<10%,最低可做到<5%
传输区域宽度>0.5    DL (衍射极限)
透过率>98%>85%@400-450    nm
 >96%@450-1700 nm
反射率Ravg    <0.5% (0°入射角)
衍射效率>95%定制
  • 出射光斑尺寸:光斑归一化能量分布的半高宽尺寸

  • 出射光斑不均匀性:光斑归一化能量分布90%以上区域的能量均方根误差

  • 传输区域宽度:边缘区域在归一化能量13.5%-90%区间内对应的宽度

  • 衍射效率:光斑归一化能量分布90%以上区域的能量占所有出射光能量之比

性能曲线

DOE匀化器性能曲线

匀化DOE应用光路搭设示例

匀化DOE应用光路搭设示例

分束DOE

分束DOE常由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,实现一维或二 维、奇数或偶数分束效果。我们提供的分束DOE分为级联光栅分束器和液晶分束器,其中级联光栅分束器(Multilayer  Grating Beam Splitter,MLGS)采用N-BK7玻璃基底和液晶聚合物(Liquid Crystal Polymers,LCP)材料制成,由三层1英寸双切边衬底涂敷具备光栅和波片结构的LCP层组成,为单波长器件。当入射光为线偏振光时,根据各级光栅栅线的相对位置关系为平行或垂直,级联光栅分束器能够实现一维或二维的四分束功能,且得到的各束光为旋向不同的圆偏振光,其分束角与各级光栅周期相关。级联光栅具有较高的透过率,通过更优的相位设计和精确的延迟量控制,使其具有比典型达曼光栅分束器更高的分束效率和分束均匀性,且能保证较高的分束角精度。我们的液晶分束(Liquid Crystal Beam Splitter,LCBS)DOE采用N-BK7玻璃基底和液晶聚合物(Liquid Crystal Polymers,LCP)材料制成,呈现为典型的三明治平片结构,为单波长器件。液晶分束DOE的相位结构根据预期的分束模式、分束光斑间隔或光束分离角度等需求,基于衍射光学原理进行设计,通过对相应衍射级次的能量进行分配来实现预期分束效果。与级联光栅分束器相比,分束DOE对入射光偏振态无要求,且可实现奇数分束;与达曼光栅分束器相比,分束DOE衍射效率及分束光斑均匀性更优;与传统刻蚀DOE相比,液晶分束DOE更易实现多阶数相位变化,从而达到更高的衍射效率,工艺难度也明显降低。因此,基于液晶分束DOE高衍射效率、高分束均匀性、高分离角精度、低无效衍射级次噪声影响、工艺简单等优点,其可用于并行激光加工、光传感探测、光医疗美容等众多应用方向中,以提升加工效率和一致性。

级联光栅分束器和液晶分束器

我们提供的标准分束DOE工作波长λ为532nm和1064nm,其中级联光栅分束器分束模式为1×4和2×2可选,液晶分束DOE分束模式有1×3、1×9和2×3可选,除现有标准产品外,另提供各项参数规格的灵活定制,以方便用户在不同应用场景下的多样化需求。

1×4、2×2级联光栅分束器中一级、二级光栅在线偏振光下形貌

1×4、2×2级联光栅分束器中一级、二级光栅在线偏振光下形貌 (左)和1×3、1×9、2×3二维液晶分束DOE相位图(右)

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

  • 连续型相位,衍射效率高,分束均匀性好

  • 定制灵活,分束角精度高,分束角可调

  • 适用于多种类型光源的分束

标准产品型号

产品型号分束模式工作波长/nm通光孔径/mm分束角/°
SLB-MLGS25-1402-5321x4532Ø202
SLB-MLGS25-1404-10641x41064Ø204
SLB-MLGS25-2202-5322x2532Ø202
SLB-MLGS25-2204-10642x21064Ø204
SLB-LCBS25-532-0109-0000151×3532Ø21.50.5
SLB-LCBS25-532-0109-0000151x9532Ø21.50.15
SLB-LCBS25-1064-0103-0001001×31064Ø21.51
SLB-LCBS25-1064-0109-0000301x91064Ø21.50.3
SLB-LCBS25-532-0203-0250152x3532Ø21.50.25×0.15
SLB-LCBS25-1064-0203-0500302x31064Ø21.50.5×0.3

性能参数

产品类型标准产品定制
工作波长532 nm,1064 nm400-1700    nm
元件尺寸及安装方式Ø25.4x2.7 mm,无切边/双侧切边 兼容1英寸光学元件安装架
入射光斑质量要求
入射光斑偏振态要求依据产品具体实现方案确定
入射光斑尺寸<通光孔径的一半(建议)
通光孔径Ø20 mm,Ø21.5 mm
分束模式详见上表1xm,mxn
分束均匀性> 90%>90%,最大可做到>97%
分束角详见上表随搭配聚焦透镜可调
透过率> 96%>85    %@400-450nm,
 >96    %@450-1700 nm
反射率Ravg    <0.5% (0°入射角)
衍射效率>97%
  • 分束均匀性:对于分束得到的各光斑能量,均匀性定义为(1-极差/极和)×100 %

  • 衍射效率:分束得到的有效级次能量占所有出射光能量之比

  • 分束角:对于不同的分束方案有不同的定义

性能曲线

分束DOE性能曲线

分束DOE应用光路搭设示例

分束DOE应用光路搭设示例

焦点整形DOE

焦点整形DOE可调制z方向上的光束能量分布,具体又分为长焦深整形和多焦点整形两种效果。常用于激光加工中的切割应用,以得到更平整的切割断面,更好的切割质量。我们提供长焦深和多焦点两种焦点整形DOE,其中长焦深DOE为平板锥透镜(PB  Axicon,PBA),是基于N-BK7玻璃基底和液晶聚合物(Liquid Crystal Polymers,LCP)材料制成,呈现为“前后玻璃衬底,中间LCP功能膜层”的三明治结构。在LCP层中,液晶分子的快轴取向沿基片径向呈等周期渐变分布,其在整个器件平面上具有相同的λ/2延迟量,为单波长器件。平板锥透镜具有偏振相关的光学特性,根据入射光束偏振态的不同,可用于实现光束环形会聚或发散;当入射光为左旋圆偏振光时,还可同时用于生成具有无衍射特性、自恢复特性的贝塞尔光束。相较于传统的锥透镜,我们的平板锥透镜为平板结构,无立体锥尖,更易集成;同时其锥尖部分的结构成型依赖于液晶分子的取向变化,可以达到微米级的加工精度;另外还具备大色散的特点。

多焦点(Multi Focal,MF)DOE也采用N-BK7玻璃基底和液晶聚合物材料制成,由两层1 英寸玻璃衬底和单层带有设计相位的LCP层组成,为单波长器件。多焦点DOE是一种用于焦点整形的衍射光学元件,可实现入射光在轴向上聚焦为固定个数、相等间距、能量均匀的焦点,其利用光的衍射原理来设计相位,并通过光控取向使液晶聚合物薄膜形成设计好的相位结构,从而实现对入射光的相位调制,使光分散在不同的衍射级次,最后利用聚焦透镜使各个级次聚焦从而形成多个焦点。因此,多焦点DOE一般与物镜搭配使用,以方便实现一般应用情境下的多焦点需求。多焦点DOE主要应用于激光深度切割,如透明玻璃、蓝宝石等的切割,相比于传统激光切割,其可以利用轴向多个均匀排布的焦点对材料进行深度切割,从而达到较为理想的平整切面。

焦点整形DOE

我们提供工作波长为532nm、633nm、1064nm,偏转角(半角)为0.5 °、1 °、2.0 °、2.3 °、4.7 °的1英寸标准平板锥透镜, 提供工作波长为1064 nm,焦点个数为3 个和5 个的标准多焦点DOE,除了标准产品外我们,同时支持参数规格的灵活定制,以方便用户在不同应用场景下的多样化需求。 

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

  • 衍射锥镜“锥尖”精度高,衍射效率高,焦深可选

  • 多焦点DOE定制灵活,焦点个数、间距和能量分布可调

  • 适合高质量单模激光

标准产品型号

产品型号焦点整形类型工作波长/nm通光孔径/mm偏转角/°焦点个数焦点间距/μm
SLB-PBA25-532-05长焦深532Ø200.5

SLB-PBA25-532-10长焦深532Ø201

SLB-PBA25-532-23长焦深532Ø202.3

SLB-PBA25-532-47长焦深532Ø204.7

SLB-PBA25-633-05长焦深633Ø200.5

SLB-PBA25-633-10长焦深633Ø201

SLB-PBA25-633-23长焦深633Ø202.3

SLB-PBA25-633-47长焦深633Ø204.7

SLB-PBA25-1064-05长焦深1064Ø200.5

SLB-PBA25-1064-10长焦深1064Ø201

SLB-PBA25-1064-23长焦深1064Ø202.3

SLB-PBA25-1064-47长焦深1064Ø204.7

SLB-LCMF25-1064-F5-3-15多焦点1064Ø7.5
315
SLB-LCMF25-1064-F4-3-4多焦点1064Ø5.5
34
SLB-LCMF25-1064-F5-5-15多焦点1064Ø7.5
515
SLB-LCMF25-1064-F4-5-24多焦点1064Ø5.5
524

性能参数

产品类型标品-长焦深定制-长焦深标品-多焦点定制-多焦点
工作波长532,633,1064nm400-1700nm1064nm400-1700nm
元件尺寸及安装方式Ø25.4x3.2mm,兼容1英寸光学元件安装架3-160 mm(边长或直径规格)Ø25.4x3.2    mm,兼容1英寸光学元件安装架3-50.8 mm(边长或直径规格)
入射光斑质量要求TEM00,M²<1.3圆偏振光(建议)
入射光斑偏振态要求左旋圆偏振光
入射光斑尺寸<通光孔径的一半(建议)
通光孔径Ø20mm≤基片内接圆直径x90%Ø5.5mm, Ø7.5mm≤10mm
焦点个数

3 mm,5 mm
焦点间距

4μm,15μm,24μm
焦点能量分布

等比例
焦点能量均匀度

>95%
偏转角0.5°,1.0°,2.3°,4.7°0.2°-70°

透过率>97%>85%@400-450nm
 >96%@450-1700nm
>98%>85%@400-450nm
 >96%@450-1700nm
反射率Ravg <0.5%(0°入射角)
衍射效率

>85%
零级占比<4%

  • 偏转角:准直光束入射后得到的出射光束会聚或发散角的半角

  • 焦点能量均匀度:对于多焦点整形得到的各焦点能量,均匀性定义为(1-极差/极和)×100 %

  • 零级占比:长焦深整形得到的零级光斑能量占所有出射光能量之比

性能曲线

焦点整形DOE性能曲线

焦点整形DOE应用光路搭设示例

焦点整形DOE应用光路搭设示例

环形整形DOE

环形整形DOE基于其不同相位,可以实现不同类型的环形整形效果,如涡旋波片产生的涡旋光、衍射锥镜 产生的远场环形光等。其中,涡旋光常用于光镊、超分辨显微、光刻等多种应用;远场环形光则常用于原子陷俘、角  膜手术、激光钻孔等多种应用。

涡旋波片(Vortex Retarder,VR)是基于N-BK7玻璃基底和液晶聚合物(Liquid Crystal Polymers,LCP)材料制成,呈现为“前后玻璃衬底+中间LCP功能膜层”的三明治结构,安装于标准SM1透镜套筒中。在LCP层中,液晶分子的快轴取向沿基片径向一致,沿基片角向连续渐变。其在整个器件平面上具有相同的 λ/2延迟量,为单波长器件。涡旋波片具有偏振相关的光学特性,根据入射光束偏振态的不同,可用于生成矢量偏振光束或具备螺旋相位波前的涡旋光束,可将TEM00模高斯光束转换为“空心孔型”的拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)强度分布(以上光学特性详见技术说明)。相较于传统的光场调控方式,涡旋波片具有高效稳定、操作简易、功能专一的优势;其真零级特点也帮助实现了较低的波长敏感性、较高的温度稳定性和较大的入射角范围。

平板锥透镜(PB Axicon,PBA),是基于N-BK7玻璃基底和液晶聚合物(Liquid Crystal Polymers,LCP)材料制成,呈现为“前后玻璃衬底,中间LCP功能膜层”的三明治结构。在LCP层中,液晶分子的快轴取向沿基片径向呈等周期渐变分布,其在整个器件平面上具有相同的λ/2延迟量,为单波长器件。平板锥透镜具有偏振相关的光学特性,根据入射光束偏振态的不同,可用于实现光束环形会聚或发散;当入射光为左旋圆偏振光时,还可同时用于生成具有无衍射特性、自恢复特性的贝塞尔光束。相较于传统的锥透镜,我们的平板锥透镜为平板结构,无立体锥尖,更易集成;同时其锥尖部分的结构成型依赖于液晶分子的取向变化,可以达到微米级的加工精度;另外还具备大色散的特点。

环形整形DOE

我们提供的标准涡旋波片工作波长在405~1550 nm 之间,阶数m为1~128,标准1英寸平板锥透镜工作波长为532nm、633nm、1064nm,偏转角(半角)为0.5 °、1 °、2.0 °、2.3 °、4.7 °,除了标准产品外我们,同时支持参数规格的灵活定制,以方便用户在不同应用场景下的多样化需求。

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

  • 涡旋光场调控过程操作简易、转换效率高

  • 衍射锥镜“锥尖”精度高,衍射效率高,环宽及直径可调

  • 适合高质量单模激光

标准产品型号

产品型号环形整形类型工作波长/nm通光孔径/mm偏转角/°阶数m
SLB-VR1-532涡旋光场532Ø21.5
1
SLB-VR1-633涡旋光场633Ø21.5
1
SLB-VR1-1064涡旋光场1064Ø21.5
1
SLB-VR2-532涡旋光场532Ø21.5
2
SLB-VR2-633涡旋光场633Ø21.5
2
SLB-VR2-1064涡旋光场1064Ø21.5
2
SLB-VR4-532涡旋光场532Ø21.5
4
SLB-VR8-532涡旋光场532Ø21.5
8
SLB-VR16-532涡旋光场532Ø21.5
16
SLB-VR32-532涡旋光场532Ø21.5
32
SLB-VR64-532涡旋光场532Ø21.5
64
SLB-VR128-532涡旋光场532Ø21.5
128
SLB-PBA25-532-05远场环形光场532Ø200.5
SLB-PBA25-532-10远场环形光场532Ø201
SLB-PBA25-532-23远场环形光场532Ø202.3
SLB-PBA25-532-47远场环形光场532Ø204.7
SLB-PBA25-633-05远场环形光场633Ø200.5
SLB-PBA25-633-10远场环形光场633Ø201
SLB-PBA25-633-23远场环形光场633Ø202.3
SLB-PBA25-633-47远场环形光场633Ø204.7
SLB-PBA25-1064-05远场环形光场1064Ø200.5
SLB-PBA25-1064-10远场环形光场1064Ø201
SLB-PBA25-1064-23远场环形光场1064Ø202.3
SLB-PBA25-1064-47远场环形光场1064Ø204.7

性能参数

产品类型标品-涡旋光场定制-涡旋光场标品-远场环形光场定制-远场环形光场
工作波长405-1550nm400-1700nm532 ,633,1064nm400-1700nm
元件尺寸及安装方式Ø25.4x3.2mm,安装于 SM1-8A机械外壳中3-160mm(边长或直径规格)Ø25.4x3.2mm,兼容 1英寸光学元件安装架3-160mm (边长或直径规格)
阶数m1-128可选1-128可选

入射光斑质量要求TEM00TEM00TEM00,M2 <1.3TEM00,M2 <1.3
入射光斑偏振态要求线偏振光/圆偏振光线偏振光/圆偏振光圆偏振光圆偏振光
入射光斑尺寸取决于阶数m≤基片内接圆直径x90 %≤通光孔径≤通光孔径
通光孔径Ø21.5 mmØ20 mm≤基片内接圆直径x90%
偏转角
0.5°,1.0°,2.3°,4.7°0.2°-7.0°
透过率>85%@400-450nm,>96%@450-1700nm>85%@400-450nm,>96%@450-1700nm>97%>85%@400-450nm,>96%@450-1700nm
反射率Ravg    <0.5%(0°入射角)Ravg    <0.5%(0°入射角)Ravg    <0.5%(0°入射角)Ravg    <0.5%(0°入射角)
转换效率>99.5%>97%,最大可做到 >99.5%

零级占比

<4%<4%
  • 偏转角:准直光束入射后得到的出射光束会聚或发散角的半角

  • 转换效率:拉盖尔-高斯能量分布中1阶能量占所有出射光能量之比

  • 零级占比:长焦深整形得到的零级光斑能量占所有出射光能量之比

性能曲线

环形整形DOE

透镜阵列匀化器

透镜阵列匀化器能够实现多模激光不同形状的非准直匀化效果。可用于医疗美容方向的光束匀化、机器视觉方向的背景光匀化等场景。

我们的透镜阵列匀化器包括平板微透镜阵列和平板柱透镜阵列,其中平板微透镜阵列是一种基于液晶聚合物的衍射光学原理实现激光匀束、光束整形的平板光学元件,由聚合物薄膜和单片N-BK7窗口片组成,利用液晶聚合物薄膜上的阵列式相位分布实现微透镜阵列功能。其出射光束形态与微透镜单元的各项参数相关,通过调整微透镜单元的相位周期及轮廓,能够灵活控制出射光束的发散角大小和光斑形状,实现多种不同形状及大小的激光匀束和光束整形需求。该器件与入射光偏振态相关,控制入射光为右旋或左旋圆偏振光,可使光束经过单元透镜后产生发散或会聚,基于衍射原理,单元透镜发散或会聚角遵循sinθ=λ/p,λ为设计波长,p为单透镜径向相位周期。同时,微透镜阵列为单波长设计,无球差,入射面镀有增透膜,具有较高的透过率和衍射效率,在波前传感、光聚能、光整形等多种系统中可得到广泛应用,在光信息处理、光互连、光计算、图像扫描仪、光场相机、医疗器械、3D成像和显示等领域中,有巨大发展潜力。平板柱透镜阵列是一种基于液晶聚合物的衍射光学原理实现光束一维整形和匀化的平板光学元件,由聚合物薄膜和双片N-BK7窗口片组成,聚合物薄膜上的一维阵列式相位分布实现柱透镜阵列功能。其对光束的调制作用与入射光束偏振特性和柱透镜单元参数相关:通过将入射光束调节为左旋圆偏振光(右旋圆偏振光),可以得到先会聚后发散的右旋圆偏振出射光束(发散的左旋圆偏振出射光束),且发散或会聚角遵循sinθ=λ/p,其中,λ为设计波长,p为单元柱透镜相位周期,通过调节柱透镜单元的相位周期,能够灵活控制出射光束的发散角大小,实现不同规格的光束一维整形和匀化需求。同时,平板柱透镜阵列为单波长设计,无球差,入射面镀有增透膜,具有较高的透过率和衍射效率。以上特性使得平板柱透镜阵列在成像、机器视觉、半导体激光器准直等科研领域的应用中有着较大的潜力。

我们提供尺寸Ø25.4  mm,微透镜单元焦距为5 mm、50 mm,出射光束形状为方形,工作波长为532 nm、633 nm、850 nm、915 nm、976 nm的标准微透镜阵列,除此之外,还提供多规格定制服务,包括特殊尺寸、工作波长、射束发散角、射束轮廓等指标。

偏光显微镜下平板微透镜阵列和的平板柱透镜阵列结构图

透镜阵列匀化器(左),偏光显微镜下平板微透镜阵列结构图(中),偏光显微镜下的平板柱透镜阵列结构图(右)

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

  • 连续型相位,高占空比,衍射效率高,匀化效果好

  • 定制灵活,匀化形状可选,发散角可调

  • 更适合多模激光非准直匀化

标准产品型号

产品型号匀化光斑形状工作波长/nm焦距/mm透镜单元尺寸通光孔径/mm
SLB-PBMLA25S-532-F5方形5325300μmx300 μmØ21.5
SLB-PBMLA25S-532-F50方形53250300μmx300μmØ21.5
SLB-PBMLA25S-633-F5方形6335300μmx300μmØ21.5
SLB-PBMLA25S-633-F50方形63350300μmx300μmØ21.5
SLB-PBMLA25S-850-F5方形8505300μmx300μmØ21.5
SLB-PBMLA25S-850-F50方形85050300μmx300μmØ21.5
SLB-PBMLA25S-915-F5方形91551000μmx1000μmØ21.5
SLB-PBMLA25S-976-F5方形97651000μmx1000μmØ21.5
SLB-PBCLA25-520-8线形52080.5mmx25.4mmØ21.5
SLB-PBCLA25-650-8线形65080.5mmx25.4mmØ21.5
SLB-PBCLA25-915-5线形91551mmx25.4mmØ21.5
SLB-PBCLA25-940-8线形94080.5mmx25.4mmØ21.5
SLB-PBCLA25-976-5线形97651mmx25.4mmØ21.5

性能参数

产品类型标品-微透镜阵列定制-微透镜阵列标品-柱透镜阵列定制-柱透镜阵列
工作波长532,633,850,915,976nm400-1700nm520,650,915,940,976nm400-1700nm
元件尺寸及安装方式(边长或直径规格)Ø25.4x1.6 mm,兼容 1英寸光学元件安装架3-160 mm(边长或直径规格)Ø25.4x3.2 mm,兼容 1英寸光学元件安装架3-160mm(边长或直径规格)
通光孔径Ø21.5 mm≤基片内接圆直径x90%Ø21.5 mm≤基片内接圆直径x90%
入射光斑质量要求多模
入射光斑偏振态要求
入射光斑尺寸请咨询我们
焦距5mm,50mm请咨询我们5mm,50mm请咨询我们
出射光斑形状方形方形、三角形、正六边形等任意形状,可实现致密 拼接的形状最佳线形线形
出射光斑不均匀性<10%
透过率>85%@400-450    nm,>96%@450-1700 nm
反射率Ravg    <0.5%(0°入射角)
衍射效率>98%
  • 出射光斑不均匀性:光斑归一化能量分布90%以上区域的能量均方根误差

  • 衍射效率:光斑归一化能量分布90%以上区域的能量占所有出射光能量之比

性能曲线

透镜阵列匀化器性能曲线

SLB系列折射光学模组

贝塞尔加工头

贝塞尔加工头是一种用于激光加工系统终端的光学模组,由折射和衍射型光学元件共同集成于金属机械套筒中组成,通过锥透镜的光场调控作用和双远心光学系统的光束整形作用,能够生成满足激光加工要求的贝塞尔光束。贝塞尔加工头适用于单模激光;其光学元件部分采用了高透过率基材,具有较高的能量利用率;紧凑的模块化结构易于集成,对各种激光加工系统有着较好的适配度;通过独特的光学设计,可实现非常小的像差;出射光斑中心主瓣尺寸<Ø2μm,可实现0.2mm-12 mm深度范围(包含定制)内小崩边、小热影响区域、无锥度的切割效果。目前设计有工作波长为1064nm,空气焦深0.5、1、2、4、6、8mm的贝塞尔加工头标品,同时支持参数规格的灵活定制,以方便用户在不同应用场景下的多样化需求。

贝塞尔加工头

产品特点

  • 采用高透光学基材,整体透过率高

  • 独特光学设计,小像差,光斑尺寸<2 μm

  • 切割深度0.2-12 mm,适合不同厚度的材料

  • 模块紧凑,适配性高,易于集成

  • 切割崩边小,无锥度,热影响区域小

标准产品型号

产品型号设计波长/nm入射孔径/mm空气焦深/mm光斑尺寸/μm
SLB-BPH-1064-6-051064Ø60.5Ø0.74
SLB-BPH-1064-6-11064Ø61.0Ø1.28
SLB-BPH-1064-6-21064Ø62.0Ø1.2
SLB-BPH-1064-8-41064Ø84.0Ø1.47
SLB-BPH-1064-10-61064Ø106.0Ø1.54
SLB-BPH-1064-10-81064Ø108.0Ø1.67

贝塞尔加工头

F-Theta场镜

F-Theta场镜是一种平场扫描透镜,采用高透过率的光学玻璃作为基材,由透镜组以特定的设计方案集成于机械外壳中组成。其聚焦光束的高度为f×θ(θ为入射光束的入射角),因此输入光束和输出光束的角速度直接成正比,使扫描反射镜能够以恒定的角速度运转,常用于提高边缘光束入射到探测器的能力、使探测器光敏面上的非均匀光得以均匀化、补偿系统的场曲与畸变等。F-Theta场镜在使用时能够提供平场像平面,同时能极大简化控制电路,具有高透过率、大扫描范围、低像差和低F-Theta畸变的特点,在中低激光功率的微加工方面,如标刻机、雕刻机、激光打印机、传真机、印刷机以及制作半导体集成电路的激光图形发生器和激光扫描精密设备中,有较大发展潜力。

F-Theta场镜,平场扫描透镜

产品特点

  • 适用于高精度材料加工和扫描应用

  • 平场像平面,大扫描范围

  • 空气隙设计,低像差设计

  • 低F-Theta畸变

标准产品型号

产品型号设计波长/nm入射孔径/mm焦距/mm扫描场/mm材质
SLB-FT-532-16-330-347532Ø16330245X245光学玻璃
SLB-FT-1064-15-347-3551064Ø15347253.4X253.4光学玻璃
SLB-HPFT-532-14-330-230532Ø14330110x110光学玻璃
SLB-FT-1064-12-160-1601064Ø12160160x160熔融石英

F-Theta场镜聚焦光斑尺寸分布图和场曲分布图

以SLB-FT-532-16-330-347为例,聚焦光斑尺寸分布图(左)和场曲分布图(右)

微纳光学元件定制

微纳光学元件又称衍射光学元件,指的是一种在平整基底表面上通过各种方式做制备出微米、纳米级尺度二维结构的光学元件。微纳光学元件以最高的效率将入射光束转变为任意光斑形状。按功能不同,微纳光学元件基本可以分为三类:光束整形器件、分束器、匀光器。  激光直写技术是制作微纳光学元件的主要技术之一。通过调制曝光光束功率密度、光束尺寸大小以及偏振态可以实现各种结构。基于液晶微纳产品制作工艺,目前我们可以制备工作波长在400-2000nm范围内的各类液晶微纳光学元件。基于结构的不同,最小特征尺寸可达到5-0.2μm,且相位结构可以灵活处理,基本可以制备任意一维、二维相位结构,器件外观尺寸上也支持多种厚度及口径。

微纳光学元件定制

SGD系列微纳光学元件

微透镜列阵

微透镜列阵元件是由通光孔径为微米级及浮雕深度为微纳米级的透镜组成的列阵,可实现聚焦成像、准直等功能,具有单元尺寸小、集成度高等优点。主要用于 Shack-Hartmann 波前传感、红外焦平面探测、CCD 列阵光聚能、LD 整形、激光列阵扫描、激光显示、光纤耦合、光场相机、3D 显示、数字无掩膜光刻(DMD) 等系统。

微透镜列阵

二元微透镜列阵

二元微透镜列阵指的是利用台阶状的面形结构来趋近于连续浮雕结构的微透镜列阵。该元件利用二元掩模通过多次套刻完成多个台阶结构的制备,可制备结构指标参数如下:

  • 波段范围:0.248μm ~10μm;

  • 子口径形状:圆形、矩形、正六边形、环形等

  • 子透镜口径:0.01mm~4mm

  • 透镜材料:石英、硅、锗、硒化锌等

  • 典型台阶数:2、4、8、16

  • 衍射效率:75%~95%

二元微透镜列阵

波长(μm)子口径(μm)子口径形状焦距(mm)列阵数基片尺寸(mm)
1.064275×275四边形830×30φ14×3
1.0641000×1000四边形3016×16φ30×5
0.551680(平行对边)六边形29.737×37φ14×3
0.51680(平行对边)六边形69.87×9φ20×3
1.0641750×1750正方形906×6φ20×3

连续面形微透镜列阵

我们采用独特的成形及面形控制技术,实现无衍射色差,适用于宽波段系统成像和聚焦的高精度连续表面微透镜列阵。

  • 数值孔径:0.01~0.5

  • 透镜面形:球面、抛物面、双曲面等

  • 面形误差:<3%

  • 子透镜口径:5μm~4mm

  • 填充因子:> 98%

  • 子孔径形状:四边形、六边形、圆形、矩形等

  • 透镜材料:石英、硅、锗、硒化锌、K9、氟化钙、PMMA、PC等

柱透镜列阵

可以研制任意面形分布(如非球面)的微柱透镜列阵,结构周期20μm~5mm,应用于光聚焦、整形等领域。下图所示为我们研制的特殊面形的柱镜结构,面形精确控制在50nm,表面粗糙度小于10nm。

柱透镜列阵

四边形微透镜列阵

四边形微透镜是指口径形状为四边形或者按照四边形排布的透镜。我们可以定制口径范围在5μm~5mm之间的四边形微透镜列阵。

四边形微透镜列阵

子口径(μm)子口径形状列阵数可订制焦距范围(mm)基片尺寸(mm)






20×20正方形2000×20000.1-1可订制
100×100正方形400×4000.6-20可订制
150×150正方形300×3001-60可订制
180×180正方形64×641.8-90φ20×3
200×200正方形42×422-100φ14×3
300×300正方形150×1505-240可订制
400×400正方形21×219-440φ14×3
500×500正方形80×8014-680可订制
545×545正方形26×2617-810φ25×3
600×600正方形34×3420-980φ30×5
680×680正方形24×2425-1260φ25×3
700×700正方形65×6527-1340可订制
720×720正方形30×3028.5-1400φ45×5
800×800正方形10×1035-1750φ20×3
850×850正方形18×1840-1970φ20×3
1000×1000正方形25×2555-2730φ40×5
1200×1200正方形9×980-3940φ20×3
1380×1380正方形30×30105-5200φ60×6
1440×1440正方形26×26115-5670φ60×6
3300×3300正方形5×5600-29780φ25×3

六边形微透镜列阵

六边形微透镜列阵指的是口径形状为六边形或者按照六边形排布的微透镜列阵。可定制口径大小在50um~5mm(透镜中心间距)之间的六边形微透镜列阵。

六边形微透镜列阵

子口径(μm)子口径形状列阵数可订制焦距范围(mm)基片尺寸(mm)






207(平行对边)六边形13×131.2-88φ14×3
259(平行对边)六边形772.5-183φ14×3
300(中心间距)圆形(六边形排布)≥100×1003.2-246可订制
336(平行对边)六边形17×174-308φ14×3
480(平行对边)六边形17×198.4-630φ14×3
1120(平行对边)六边形13×1346-3430φ25×3
1360(平行对边)六边形18768-5000φ25×3

任意排布任意面形微透镜列阵

可以按照客户的特殊需求订制任意面形任意排布的微透镜列阵。以下为本单位所制备的离轴型微透镜列阵的形貌图以及焦斑图。

任意排布任意面形微透镜列阵

微透镜列阵典型应用

哈特曼波前传感器

微透镜列阵是夏克-哈特曼波前传感器波前分割的核心器件,通过计算其焦斑位置的偏移来测量波前。该波前传感系统可应用于半导体制造、航空航天、眼科医学等研究及工业加工领域的高精度、无损、在线波前检。

哈特曼波前传感器

焦平面聚能器件

由于传感器本身的结构特点,感光元与感光元之间存在间隙,这些间隙的存在造成光入射能量的极大损失,利用微透镜列阵将原本入射到这些间隙上的光会聚到感光元上,可以极大的提高传感器的光能利用率。

焦平面聚能器件

光场相机

利用微透镜列阵与场镜之间的相互匹配,获取大数据量丰富的图像数据,利用后续算法可实现多景深图像信息再现,进而可实现连续空间的数据获取。

光场相机

三维显示

利用微透镜列阵与微结构图形之间的相互作用,可实现三维立体影像的获取和重现,进而发展可应用于包装、防伪、3D印刷、立体广告牌、三维影视、立体画等技术领域。

三维显示

相位板器件

研制各种基于微光学技术的波前调制器件,包括台阶型和连续表面型,具有准确、系统紧凑、方便调节等优点。拥有多种自主开发的设计软件及数据处理模块,主要包括波前转换方法,改进遗传算法及模拟退火的全局优化技术等。器件主要用于像差校正,相位模拟、非球面检测(CGH),光束控制、景深及视场调制等领域。可制备元件尺寸可达100mm,应用范围涵盖紫外到红外波段。

相位板器件

螺旋相位板

连续面形螺旋相位板相对于传统的台阶状元件极大提高了光的利用率,其典型应用为将入射平行光转换为带角动量的涡旋光,用于光摄、光子捕获。本研究小组可以进行各种拓扑电荷数的螺旋相位板的制备,如下图所示。

连续面形螺旋相位板

随机相位板

随机相位板可对系统位相进行精确模拟、校正或调制。可产生单阶、多阶像差位相器件,用于各种光学系统静态像差校正;也可产生具有特定功率谱的动态随机波像差等。典型应用为用于矫正人眼高阶像差模拟器、大气湍流位相调制效应像差补偿元件及非球面检测用CGH位相板。

随机相位板

复合型相位板

可以研制兼具连续面形和二元结构的复合型相位板,使其能够对光进行特殊调制,从而产生特定的光学效果。

复合型相位板

衍射器件(DOE)

衍射光学器件在激光加工、激光光束整形、激光医疗、移动智能设备、人机自然交互体感、手姿控制系统等领域应用广泛,可实现高衍射效率、高均匀性光束变换、整形、分光及位相调制等。深入研究基于标量衍射理论的G-S算法、直接二元搜索法(DBS)、模拟退火算法(SA)、遗传算法(GA)、能量守恒算法及基于矢量衍射理论的积分法、微分法、模态法、耦合波法,开发出多款专业光学设计软件,可提供全局最优设计方案。深入开展高深宽比纳米结构的制备研究,成功实现大角度(70度)、复杂图形的设计、加工、制备。

主要技术参数

  • 器件口径:<100mm

  • 器件材料:熔融石英、BK7、硅、锗、硒化锌、K9、氟化钙、蓝宝石等

  • 特征尺寸:百纳米~微米

  • 量化台阶:多阶

  • 衍射效率高。

分束器件

将入射光按照设计要求分成所需的一维或二维多束出射光,如2×2、4×4、7×7、 9×9、15×15、65×65等。使用波长涵盖565nm、694nm、850nm、1064nm、2940nm、10.6um等。分束器点阵间能量一致性高、中央主极大可有效控制,也可根据设计需求达到特定能量比分布。可广泛应用于激光医疗、激光加工等领域。

分束器件

一维分束器型号(波长-分束数-角度)二维分束器型号(波长-分束数-角度)



450-1×3-2.3405-3´3-0.229
450-1×3-9450-11´11-53
450-1×3-15525-5×5-7.5
450-1×5-10.5532-4´4-3.51
450-1×5-14532-5×5-60
450-1×7-20532-7×7-6.8
450-1×9-25532-7×7-11
450-1×11-12532-8×8-3.51
450-1×11-30532-9×9-50
450-1×11-35532-11×11-50
450-1×13-34532-11×11-64
450-1×13-38532-17×17-60
450-1×15-36532-19-11
450-1×17-25.4532-61-11
450-1×17-30565-2×2-5.4
450-1×17-40650-15×15-8
450-1×21-35650-17×17-60
450-1×25-18650-21×21-30
450-1×25-35694-15×15-7.5
450-1×49-23850-65×65-10
450-1×99-45780-2´2-2
450-1×101-15800-3×5-1.5×3
638-1×11-30830-5×5-0.28
650-1×3-1.27850-65×65-10
650-1×3-9850-151×47-70×49
650-1×3-15980-9×9-11
650-1×5-191064-3×5-8×16
650-1×7-231064-5×5-11
650-1×7-281064-7×7-5.7
650-1×7-501064-7×7-11
650-1×9-301064-8×8-3.51
650-1×9-371064-8×8-7
650-1×11-301064-8×8-11
650-1×13-381064-9×9-5.6
650-1×15-361064-9×9-8
650-1×17-401064-9×9-11
650-1×25-361064-32×32-1.59
780-1×11-321064-7-11
780-1×49-301064-19-11
800-1×7-31064-37-11
850-1×7-181064-61-11
850-1×11-301064-61-16
905-1×5-121535-61-5
905-1×32-251550-16´2-32´2
1064-1×3-0.322940-9×9-11
1064-1×4-0.439600-9×9-11
1064-1×4-5.3910600-5×5-5.7
1064-1×4-10.810600-7×7-11
1064-1×14-4110600-9×9-11
1064-1´23-3.23
1550-1×4-1.5
1550-1×4-2.85
1550-1×19-18
1550-1×32-2.5
1550-1×32-5
1550-1×32-40
1550-1×33-3.2
1550-1×33-16
1550-1×41-40
1550-1×65-32
10600-1×10-10.2

工具类结构光

单线、多线、网格、随机散斑结构光(SL)

型号(类型-波长-角度)图例型号(类型-波长-角度)图例
SL- L1-650-43一线结构光SL-A-635-47×4.6结构光
SL- L1-650- 60SL-G-532-8×8-8网格结构光
SL-L1-650 -90SL-G-532-8×8-36
SL-L1-905-60SL-G-450 -10×10-53
SL-L1-905-100SL-G-650 -10×10-2.9
SL-L3-650 -67×17七线结构光
 多线结构光
DWX-650-10结构光
SL-L7-650-23×50DWX-650-15
SL-L7-808-33SL-830-NJ-63×51随机散斑结构光
SL-L11-650-30SL-532-962-30
SL-L41-650-55×43SL-532-35000-30×40
SL-L25-808-33SL-830-35000-63×51
SL-C-532-15十字结构光SL-830-53×0.36
SL-C-532-60SL-830-4800-40
SL-C-650-60SL-830-900-38
SL-LK-532-75带刻度十字结构光SL-940-4800-42
SL-CK-525-75SL-940-962-60
SL-CK-650-75

定位及人机交互结构

人机行为交互是指计算机通过定位和识别人类,跟踪人类肢体运动,表情特征,从而理解人类的动作和行为,并做出响应的智能反馈过程的一种全新的、和谐、普适的交互方法。由于衍射件可以把激光变换成几乎任意复杂的结构光(Structured light),包括散斑、条纹等,在体感、手姿控制等系统中得到广泛应用。另外,DOE在深度相机、3D测量等领域应用前景广泛。

型号(类型-波长-角度)图案型号图案
DWK-520-21结构光PT-JP-F结构光
DWK-520-50.8´39结构光PT-JP-I结构光
DWK-520-60´45
DWK-650-30×21结构光PT-JP-I结构光
DWK-650-40×31结构光PT-JP-SB结构光
DWK-650-42×24结构光PT-TY-WY结构光
DWK-650-45×45结构光PT-TY-DT结构光
DWK-635-47×35结构光PT-G结构光
DWK-650-53×39结构光PT-Q结构光
DWK-650-45结构光PT-结构光
DWK-650-60×45
DWK-650-70×50

2014年12月26日,我们成功研制出零级满足人眼安全标准的830nm随机点阵产生器。可广泛应用于运动物体追踪,手势识别,三维传感与测量等领域。下图为微光学组实拍的830nm下随机点阵图,中心零级功率低于0.04mw。

830nm随机点阵产生器

激光虚拟键盘

激光虚拟键盘通过衍射光学元件在指定平面产生虚拟的键盘图像,再通过红外传感器感知使用者的手指位置,从而达到输入目的。目前激光虚拟键盘已应用于手机、平板电脑、便携式充电设备等。研制的虚拟键盘字体清晰、均匀性好、能量利用率高。提供标准键盘衍射器件,接受定制不同字体、不同排布、不同语言的特种键盘研发。

激光虚拟键盘

任意图形生成器件

发展了基于矢量理论的设计方法,成功实现大角度、复杂图形的设计,并成功实现多台阶衍射元件的加工和制备。可根据用户需求,生成任意的图形分布,比如各种标志、人像、枪瞄、网格等衍射元件的设计和加工以及检测。

任意图形生成器件

轴向多焦点及长焦深DOE

轴向多焦点DOE,当准直平行光入射时,可以在光轴方向上产生多个焦点,且焦点的数量、间距和能量比可以根据用户需求灵活地调控。长焦深DOE,对于确定的入射光尺寸和透镜的F数,可以灵活调节焦深。

轴向多焦点及长焦深DOE

多波长DOE

通过衍射元件实现对混合光的精确控制,在成像、全息、光镊、彩色成像像差校正、信息处理、信息传输、防伪、保密等领域有广泛的用途。

多波长DOE

整形器件

将入射光按照设计要求分成所需的平顶光、环形光、四极照明等多种,能量比可控。可应用于激光热处理、激光热负荷实验、信号处理等。

整形器件

微纳米量级结构制作

自主研发的各种图形转换软件、数据处理程序,可实现任意图形的掩模设计。 光栅结构、分辨率板、任意图形各种微纳米级结构的生产和复制,以及实现金属化图形的批量化制备。

  • 特征尺寸: ≥2μm

  • 基底材料:石英、硅、锗、硒化锌等

  • 金属种类:金、银、铬、铝等

微米量级图形

激光虚拟键盘

纳米量级图形

激光虚拟键盘

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