雷射焦點延伸/多焦點元件

雷射焦點延伸元件

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雷射的聚焦總是受限於繞射極限(參考下面繞射極限的公式)，由此公式可知，當擴大雷射光束時，可以得到比較小的焦點，得到比較高的能量密度與加工精度，但是此時聚焦深度(DOF)卻變淺(參考下面聚焦深度的公式)，因此變成只能做淺層的加工，在加工比較厚的物件時，如果要做相同精度的加工，似乎只能用更短波長的雷射來達成目的，而波長越短的雷射，成本往往是越高。
延長焦點深度繞射元件，可輕易解決這樣的問題，在指定的雷射條件下(光束直徑、輸出模態與光束品質M2值)，通過延長焦深繞射片，再以透鏡聚焦，即可在幾乎不影響繞射極限的焦點大小下，延長焦點深度，非常助益於雷射對透明材料(如玻璃、矽)的加工如切割、鑽孔與高解析顯微鏡與深度生醫檢測的應用。

繞射極限焦點(Diffraction Limited Spot Size)公式:

聚焦深度(Depth of Focus)公式:

 
下圖顯示配置延長焦深元件(上)與配置一般聚焦鏡(下)的Z軸能量分布之差異：
Elongated Focus simulation

以Fused Silica或ZnSe為基材，蝕刻繞射圖案，鍍上抗反射膜，可以勝任在高能量或高功率雷射的應用，且可以適合UV-IR各種不同波長的雷射。

注意事項：​
  1. 使用時需搭配特定參數的雷射，如：波長、光束直徑、光束品質(M2)，如果參數不同，會影響品質。
  2. 雷射焦深延伸鏡需高精度的準直，包含中心對位、入射角度、工作距離，都需要精確的調整定位。
  3. 搭配不同焦距的透鏡使用時，焦點深度會不相同，焦距越長，焦深會越長。
  4. 加工不同折射率的材料時，焦點深度會不相同，折射率越大，焦深會越長。
  5. 聚焦光斑尺寸無法小於光學繞射極限(Diffraction Limited Spot Size)。
標準展品列表使用說明：
  1. 先輸入左方Wavelength(λ)欄裡面的波長、External Focusing Lens欄裡面的聚焦鏡焦距、Refractive index of foci medium欄裡面的加工物件折射係數。
  2. 右方表格會依據剛輸入的參數列出相關的標準產品。
  3. Beam Size[mm]: 表示需搭配的入射光束直徑。
  4. Depth of Focus[um]: 表示焦點深度。
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