天博体育とは？
天博体育は、均一な强度のレーザラインを生成するために使用される光学部品です。これを达成するために、独自の円筒非球面形状を采用しています。天博体育は、マシンビジョンやフローサイトメトリーなどのさまざまな用途に使用されます。
ほとんどのレーザは、円形または楕円形のビーム（断面図）（）を放射します。通常、ビーム全体の强度プロファイルは、天博体育分布、またはそれに非常に近い分布になります。この天博体育强度分布は多くのアプリケーションにとって有益です。ただし、均一な强度分布（「フラットトップ」とも呼ばれることが多い）の方が望ましい场合もあります。
ガウスビームを均一な强度分布（1次元と2次元の両方）に変换するにはいくつかの方法があります。最も强力で柔软なのは天博体育に基づく方法です。フラットトップビームがなぜ必要になる场合があるのか、天博体育がどのように机能するのか、他のテクノロジーに比べてどのような利点があるのかを见てみましょう。
天博体育ビーム - メリットとデメリット
この図は円形の天博体育ビームを示しています。このビームは、端よりも中心ではるかに强度が高くなります。天博体育ビームはほとんどのレーザの基础となる物理学の自然な帰结であり、これが天博体育ビームがよく知られている理由です。
ほとんどのレーザは、天博体育强度分布を持つ丸い断面のビームを自然に生成します。このビームは、端よりも中心の方がはるかに明るくなります。比较のために、円形と正方形の両方の均一强度ビームが示されています。
天博体育分布ビームは、いくつかの理由から均一强度ビーム（円形または正方形のいずれか）よりもメリットが多いことがわかっています。重要なメリットとして、天博体育ビームは同じ直径の均一な円形ビームよりも小さなスポットに集光できることが挙げられます。これは、多くのアプリケーションで非常に大きなメリットとなります。たとえば、ほとんどの材料加工用途では、集光ビームが小さくなると微细な形状を生成する能力が向上します。多くのレーザベースの顕微镜技术では、集光スポットサイズが小さくなると画像の解像度が向上します。
ただし、特にレーザがラインビ天博体育（幅よりも长さが长いビ天博体育）に形成されている场合には、その逆が当てはまるケースもあります。ラインビ天博体育は多くの照明タスクで使用されます。シーンまたはオブジェクトを均一に照らすことで后の画像处理が简素化され、画像のコントラストと解像度が向上するため、こうした场合は均一な强度が理想的です。
天博体育ビームの変换
天博体育ビームのユニークな特性として、従来の光学系を使用してビームを集光、拡大、またはその他の方法で再形成しても、天博体育强度プロファイルが维持されることがあります。これは、実际に取り除くことがかなり难しい特性です。
天博体育ビームを均一な强度分布を持つビームに変换する最も简単で直接的な方法は、ビームをビーム中央の最も均一な部分以外のすべてをブロックする开口に通过させるやり方です。このアプローチには 2 つのデメリットがあります。第一に、レーザ出力の大部分（最大75％）が破弃されることです。第二に、结果として得られるビームがそれほど均一にならないことです。
天博体育ビームを均一な强度プロファイルに変换する最も简単な方法は、ビームの中心部分を选択して残りを破弃するやり方です。ただし、このアプローチでは最も品质の低い结果となります。
大量の光を放出せずに天博体育ビームをフラットトップ分布に変换することはより困难です。ただし、回折技术と屈折技术の両方を用いることでこの変换を行うことは可能です。
回折光学系は、さまざまな回折次数间の干渉を生成し、レーザビ天博体育内の光を空间的に再分布させることで机能します。これにより、フラットトップに近いビ天博体育プロファイルを含むほぼあらゆる强度プロファイルに加え、さまざまなパターンを生成できます。
均一なラインビ天博体育を作成するための回折光学系には2
レンズレットアレイは纯粋な屈折型のアプローチです。レンズレットアレイは、入力ビ天博体育よりもはるかに小さい复数のレンズを含む光学系です。それぞれのレンズレットによって生成される出力パターンはファーフィールドで重なり合い、望ましい均一な强度分布を形成します。
円筒形レンズレ天博体育アレイの2
レンズレットアレイを使用して最终的なビ天博体育の高度な均一性を达成することは非常に困难です。通常、强度にはかなりの量の高周波リップルが存在します。さらに、レンズレットアレイの制造には特殊な工具も必要となるため、その有用性は大量生产用途に限定されます。
天博体育
天博体育は、回折光学系とレンズレットアレイの両方の制限を克服する别のタイプの屈折光学系です。天博体育は、ガウス入力ビームを均一な强度分布を持つ発散ビームに效率よく変换するために特别に成形された非球面のシリンドリカルレンズです。天博体育はシリンドリカルレンズの一种であるため、ビームを1次元のみで均一化します。
天博体育。
この図では、天博体育の表面の形状を示し、その动作を従来のシリンドリカルレンズの动作と比较しています。天博体育では、中央の「ホットスポット」を除去するために光の方向を中心からビームの端に向け直します。シリンドリカルレンズもビームを1次元で扇状に広げますが、ガウス分布は维持されます。したがって、端よりも中心の方がはるかに明るいラインビームが生成されます。
天博体育（左）（）を従来のシリンドリカルレンズ（右）と比较します。どちらの光学系も、丸いガウス分布のレーザビームを発散する扇形の光に変换し、投影される表面に线を形成します。天博体育は光をビームの中心から端に移动させて均一な强度のラインを生成しますが、シリンドリカルレンズはビームのガウス分布を维持するため、ビームのラインは中心ではるかに明るくなります。
天博体育は、性能のほぼすべての侧面において回折光学系よりも优れた结果をもたらします。最も重要なのは、天博体育はより效率的であり（光の损失が少ない）、目的の领域外に光がほとんどない急峻なエッジパターンを生成する点です。
この天博体育は入力波长の影响もほとんど受けません。これにより、ユニット间の波长変动や、これらの光源の固有の帯域幅や波长温度依存性の影响を受けないため、半导体レーザでも使用できるようになります。その结果、半导体レーザの波长选択やビン分けを行うことなく、生产ビームホモジナイザーでパターン全体にわたって±5
ただし、天博体育は完璧なわけではありません。それぞれのレンズは特定の入力ビーム直径に合わせて设计されており、ビームが大きくても小さくても最适な结果は得られません。また、各レンズは（円筒面に垂直な轴上の）アライメントにも敏感です。位置ずれがあると、投影されたラインの强度均一性が低下します。
天博体育の仕様を理解する
天博体育の円筒非球面を高精度で制造することは困难であり、天博体育の品质はメーカーによって异なります。これは、天博体育の実际の性能がその设计値から大幅に逸脱している可能性があることを示唆しています。このため、公开されている仕様の解釈方法を知ることが重要になります。
124222_124277e²强度ポイントになるように定义）、および出力ビームのファンの角度です。次の図にはこれらが模式的に示されています。出力ビームは天博体育分布ではなく均一となるよう意図されているため、ファンの角度は（1/e²出力ポイントではなく）80％に低下した点で测定され天博体育。
天博体育の主な公称仕様は、その入力ビームの直径と出力ビームのファン角度です。
通常、天博体育の最も重要な性能パラメータは强度均一性です。制造上のばらつきや公差の影响により、强度のばらつき（特にビーム端）や非フラップトップのプロファイル、周期构造、散乱が生じる可能性があります。
通常、出力レンズのファン角度は强度がピーク値の80％に低下した点から测定され天博体育。强度の均一性は、各メーカーによって规定が异なり天博体育。
ほとんどのメーカーは、前の図に示されている式を使用してラインの均一性を定义してい天博体育。ただし、通常、この仕様はラインの中央の 80％のみに适用され天博体育（前の図にも示されてい天博体育
対照的に、相干では、强度均一性の仕様がラインの长さの 100％にわたって适用され天博体育。同じことが、ラインの真直度と含まれている出力（80％と1/e²ピークパワーポイント间のラインに含まれる出力比率）に关する仕様にも当てはまり天博体育。これはより厳格で、満たすことが困难な仕様です。结果として、相干天博体育によって优れた测定精度、 sn比、そしてユニット间の一贯性が実现し天博体育。