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探索極限的光學魔法:濱松LCOS-SLM在超快激光加工的前沿突破

2024-02-19數碼

濱松液晶-矽基空間光調制器(LCOS-SLM)在超快激光加工領域日益彰顯其引領地位,其獨特的三維多點整形功能為激光切割帶來了突破性的「長焦深」貝茲光,為加工過程帶來新的可能性。本文為您帶來清華大學LCOS-SLM實驗:窺探未來光學科技的奧秘。

01、產品優勢

LCOS-SLM的即時像差矯正能力使得光學畸變在加工過程中得到精準修正,有效提高了加工的質素和效率。透過軟件動態調整激光的聚焦深度和形狀,LCOS-SLM展現出無與倫比的靈活性。

在激光切割領域,LCOS-SLM的套用不僅僅局限於提高加工精度,還能夠即時改變激光的聚焦深度,實作更加精細的材料加工。這種能力對於微細加工任務至關重要,同時也拓展了超快激光加工的套用範圍。LCOS-SLM技術的不斷演進使其在超快激光加工中的角色更加多樣化。未來,我們可以期待LCOS-SLM在其他領域中的新套用,為光學技術的發展帶來更多創新和突破,引領超快激光加工套用的新時代。

02、實驗過程

清華大學的LCOS-SLM實驗:

清華大學采用型號為X15213-03R的LCOS-SLM,其光路結構包括1030nm激光經過擴束準直後照射在SLM上,透過SLM調制後,經過一個4f系統達到場鏡,最終透過場鏡聚焦到加工材料上。實驗結果表明,透過觀察紅外觀察卡,調制後的光束呈現出十字點陣和5×5點陣的形態。

實驗光路

軟件界面

十字點陣

5×5點陣

,時長00:09實際加工中發現一個有趣的現象:中間位置的加工深度更深,而四周加工深度較淺。經過分析,發現這是由於零級光的影響,即激光照射到SLM液晶面的非工作區域上產生的反射光影響了加工效果。

透過疊加菲涅爾透鏡的方法成功將繞射影像與零級光在z軸方向上分離,最佳化了光斑的形狀。

透過疊加菲涅爾透鏡的選擇,成功經過最佳化得到更加精細的光斑。

經過最佳化後的光斑更加精細的調節可以透過matlab修改載入bmp的每個點的灰度值,直到加工圖案滿足加工均勻度要求。

透過上組實驗我們可以明確得出,LCOS-SLM在激光加工中具有多方面的特點和優勢,包括強光、高效、靈活。介質鏡反射材料能夠大大提高所需波段的反射率及強光閾值。其高精度多點同時成型和並列加工使加工時間大大縮短,可方便實作三維點陣、不同深度和位置控制。同時,LCOS-SLM可以進行特殊形狀的加工,例如將高斯光整形為平頂光、貝茲光、渦旋光、艾裏光等,並在加工的同時矯正像差,提升加工精度。

03、新品推薦

New Product

新型號:700W藍寶石SLM

濱松引入了新型號700W藍寶石SLM,透過獨特的散熱技術和藍寶石加持,將LCOS的平均功率閾值從業界最高的200W以上一舉飆升到了700W以上。實測功率密度超過3127W/cm2。搭載了這一技術的X15213-03CL在金屬加工領域實作了LCOS的又一重大突破。

LCOS-SLM(空間光調制器)X15213 系列產品一覽:

X15213系列提供廣泛的產品陣容,以滿足各種波長的需求。所有類別都配備一個具有抗反射塗層的玻璃基板和一個帶有振鏡的CMOS芯片。

推薦光束直徑 (1/e2) 為8mm或以上。

●鋁鏡型 (-01/-07/-08)

鋁鏡型利用了 CMOS 芯片上鋁電極的反射,具有較寬的反射波段,因此適用於較廣的波長範圍。

●介電多層鏡型 (-02/-03/-05/-12/-13/-15/-16/-19)

介電多層鏡型的 CMOS 芯片表面上具有專門設計的介電多層膜,可支持各種波長的激光光源。與鋁鏡型相比,介質鏡實作的反射率越高,內部吸收率就越低。可實作高光利用率。

●水冷型 (-02L/-02R/-03L/-03R/-03BL/-03BR/-12L/-12R/-15L/-15R/-16L/-16R/-19L/-19R)

介電多層鏡型的燈頭具有內建水冷散熱器,可抑制激光輻照引起的升溫,並實作高功率處理能力。

●藍寶石型 (-03CR/-03CL)

除了水冷散熱器外,藍寶石玻璃還用於玻璃基板。因此,散熱效率得以改進,功率處理能力超過700W。