衍射分束器使用案例：激光分束器可实现高效率激光穿孔

时间：2022-11-26

激光分束器可实现高效率激光穿孔，通过精确地分束来实现许多激光应用。通过使用衍射激光分束器分束，利用激光钻孔、激光打孔可以同时制造许多孔，从而实现更高的加工速度和产量。单个DOE分束器和大角度扫描场镜，足以在很短的时间内覆盖**过20X20cm的大面积穿孔图案，从而实现高速辊式生产方案。越来越多的激光分束器应用在薄片穿孔领域，其典型的使用案例有：食品包装穿孔，生产定制设计的过滤器，材料的预弱化，香烟过滤嘴等。

使用激光束的穿孔通常也优于其他方法，因为它不会对板材施加任何外部机械力，从而能够对易碎材料进行穿孔。它也易于集成，可以整合到现有的制造工艺中。

一、定义：什么是衍射分束器？

衍射分束器或多点分束器（MS）是一种周期性的光栅状衍射光学元件 (DOE)。它按照预先设定好的理想排列与间隔格式，将单束输入光束分成若干输出光束。输出光束有时称为衍射级。

这种分割可以沿着一条线（一维分束器）或进入矩阵（二维分束器），包括正方形、六边形或矩形阵列排列。分束器是一种周期性的相位元件，类似于光栅，经过优化，可在设计波长处提供一定的分光角度，并具有较高的效率。由于分束器相位是周期性的，因此这些元件对光束的中心或光束尺寸不敏感，分束角仅由设计和激光波长决定。

分束后，光束阵列通常使用聚焦透镜聚焦，以在焦平面上产生斑点阵列。这些光斑的大小与没有DOE的激光束的光斑尺寸相同，并且由输入激光束的直径，透镜EFL，波长和激光束质量（M2）决定。

二、使用案例：

-食品包装穿孔：

食品包装用于通过将食品与外界空气和湿气隔离开来保持食品的新鲜度。但新鲜农产品通常会在包装内产生水蒸气，无法从气密包装中逸出，从而增加湿度并破坏农产品的新鲜度。出于这个原因，食品包装使用激光束打孔，这些激光束通过激光束整形光学元件精心挑选的孔径大小，以优化包装的透气性和保鲜。孔之间的间距也可以以较高精度控制，并且可以通过切换DOE轻松更改。所有这些同时保持整个穿孔表面的高度一致性，从而实现生产过程的高产量。

-生产定制设计的过滤器：

被称为微塑料的微型塑料颗粒随废水进入我们的海洋，对我们的生物生态系统造成破坏。为了减少这种污染，需要设计一种微型筛网，以使大量的水一次通过筛网，同时捕捉微塑料并防止它们进入海洋。使用具有微型光束尺寸的激光穿孔，可以生产这样的过滤器，以允许水自由通过并仅筛除微塑料颗粒和其他具有相似尺寸的颗粒。

-材料的预弱化：

大面积的微穿孔可以以非常可控的方式削弱给定材料的结构完整性。这对于各种应用来说都是合乎需要的，从削弱塑料包装以使其易于打开，到在汽车的塑料内表面穿孔以使安全气囊在需要时能够充气。由于孔的微观性质，这些图案可以用肉眼看不见，从而使汽车和其他制造商可以在不影响外观的情况下利用这项技术。

-香烟滤纸穿孔：

为了使香烟烟雾更*呼吸，香烟公司将空气与吸入混合，使其密度降低，因此对喉咙的刺激性降低。为了实现这一点，香烟过滤器上打有微孔，在吸入时允许空气与烟雾混合，同时保持过滤器的结构完整性。这种激光穿孔具有比机械手段高得多的产量，同时保持了滤纸的美观性。

三、激光穿孔与机械穿孔相比有哪些优势？

使用激光分束器将激光束分成多个子光束，利用激光钻孔、激光打孔来实现高产量，且每个子光束的光学特性与输入光束相同。每个子光束都打一个孔，它们一起可以同时覆盖具有数千个孔的大面积区域，并且它们的位置具有**的准确性。

另一个优点是激光束不会对穿孔材料施加物理压力，从而可以对脆弱的基材进行穿孔。

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