パネルライトディフューザーとは何ですか？

July 13, 2023

光学ディフューザーは、入ってくるビームの光学電力を分散させる光学要素です。つまり、ビームプロファイルの光エネルギーを広げ、元の着信ビームよりもエネルギーエンベロープを滑らかにします。

ホログラフィック光学要素や完全に反射するディフューザーなど、光学ディフューザーには多くの種類がありますが、この記事では、高出力レーザーシステムでの光拡散剤の適用、すなわち回折型ディフューザーとマイクロレンズディフューザーアプリケーションに焦点を当てます。

光学ディフューザーに関するいくつかのFAQ

光ディフューザーとは何ですか？

光学ディフューザーは、光のビームのプロファイルを均質化および滑らかにするコンポーネントです。一部の光学ディフューザー（回折ディフューザー）は伝送で機能しますが、他の光学ディフューザー（マイクロレンズディフューザー）は反射で動作します。

光ディフューザーはどのように設計されていますか？

光学ディフューザーの設計は、目的の角度、強度曲線、形状に基づいています。回折光学ディフューザーは、非常に高い角度精度で単一の波長に対して最適化されますが、屈折マイクロレンズディフューザーは、材料の透明性スペクトル全体にわたって動作しますが、角度精度が低くなります。

光学ディフューザーはどのように生産されますか？

半導体リソグラフィとエッチングに基づく方法、レーザーベースのアブレーションまたはレーザーアシストエッチング方法など、高出力光学ディフューザーを生成する多くの方法があります。

高出力レーザーシステムでの光拡散剤の適用

高出力レーザーシステムには、光学ディフューザーには多くのアプリケーションがありますが、一部の一般的なアプリケーションには含まれます。

タトゥー除去を含む皮膚化粧品レーザー治療。通常、そのようなシステムのレーザーは、患者の皮膚のホットスポットを損傷する可能性がある不均一な強度プロファイルを持っています。これは、光学ディフューザーが使用され、最適な治療結果のために適切なサイズの滑らかなスポットに形作られる場所です。

大きなコア（> 100um）マルチモードファイバーレーザーを使用したレーザー溶接、レーザークラッディング、レーザーアニーリング。このようなアプリケーションでは、マルチキロワットビームがよく使用される場合、光学システムへの損傷を避けるために、ファイバーレーザーコリメーション後に大きな直径（> 10mm）が必要です。これらのビームは、特定の産業プロセスに適した長方形または線形プロファイルを実現するために、非常にマルチモードの性質とスペックルの不足により、光学ディフューザーによって形作られます。

レーザーベースのディープUVリソグラフィ、通常、非常に高いM2エキシマレーザーを使用しています。このようなレーザーは、不均一または不安定なプロファイルを持つ傾向があり、これに対処する一般的な方法は、光学ディフューザーを使用してビームを形作り、均質化することです。このアプリケーションでは、ほとんどの場合、角度が非常に小さく、絶対角度精度が必要であることが多いため、回折ディフューザーが好まれます。

光ディフューザー設計

回折光学ディフューザーの設計では、ディフューザーによって生成される波長と同様に、望ましい形状と強度プロファイルを考慮します。

これらの設計パラメーターは、反復フーリエ変換分析（IFTA）アルゴリズムに供給され、シミュレートされたディフューザーの位相を最適化して、目的のプロファイルからの偏差を最小限に抑えます。回折設計は、通常2〜16レベルのバイナリレベルで構成されています。マルチレベルの高効率設計により、この最適化は多くの場合、位相に光学渦をもたらし、生産が困難になり、高精度の調整が必要になります。

しばしば屈折性ディフューザーと呼ばれるマイクロレンズディフューザーは、レンズのピッチとサグを定義することにより分析的に設計されています。円形拡散の場合、レンズの対称性を破り、形状を達成するために、ある程度のランダム化因子（細胞形状またはレンズ位置）を使用します。

より複雑な屈折性光学ディフューザーでは、他のタイプの位相ランダム化がレンズ表面にしばしば追加され、均一性を改善し、ホロ/またはブロードバンドディフューザーなどのマイクロレンズ間隔で生成される順序アーティファクトを減らします。

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