レーザ加工光学系の種類

特殊光学系

特殊光学系には通常の屈折型と回折型がある。
屈折型レンズには、レンズ中央部と端部などレンズ上で屈折角が異なる非球面レンズがある。
一方、回折型レンズには、レーザ光を回折させターゲット上で光の干渉パターンをつくり上げる
回折光学素子がある。
屈折型レンズや回折型レンズを利用すると、収差補正やビームプロファイル変換などを
行うことができる。


ビームプロファイリング変換

トップハットのビームプロファイル変換を行ったときの『非球面レンズvs回折光学素子』

【 非球面レンズの特徴 】

非球面レンズは、透過率が高く取り扱いが通常のレンズと同じであるが、
レンズに対する光軸ズレ(平行ズレ)がトップハットのプロファイルに大きく影響を及ぼすため、
レーザ発振器のポインティングスタビリティに、その性能が依存する場合が多い。
また、トップハットにした時の裾の立ち上がりが遅い。

  1. 屈折型であるためレーザ光の透過率が高い
  2. ビームの裾野の立ち上がりが遅い
  3. 光軸に対し、垂直方向へのズレがあるとプロファイルが崩れる。
  4. 光学性能は、高次のどの項まで研磨できるかによるが、高次になればなるほど
    研磨技術が難しくコストも上がる

【 回折光学素子の特徴 】

回折光学素子は見た目は1枚のガラス基板であるが、素子表面には超微細な加工が
施されており、その形状から回折された光を加工対象材料上でプロファイル変換を行う。
屈折レンズと比較すると回折光学素子は透過率(回折効率)が低い。

また、回折させるための位相レベル(表面の加工形状の複雑さ)を上げることにより、
トップハットプロファイルの裾の立ち上がりが速くなる。

  1. 回折型であるためレーザ光の回折効率が低い
  2. ビームの裾野の立ち上がりが早い
  3. 光軸に対し、垂直方向へのズレがあってもプロファイルが崩れない
  4. 光学性能は、位相レベル(回折を起こす格子階段の数)に依存する。
    位相レベルが高いほど価格が上がる。
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