¿Opciones para corregir el perfil rectangular del rayo láser?

Recientemente cambiamos a un diodo láser de 405 nm que tiene un perfil de haz terrible: es un rectángulo bien definido con una relación de aspecto de aproximadamente 10:1. La siguiente imagen muestra el haz colimado que se ha expandido ligeramente para facilitar la visualización. Nos gustaría convertir esto en un perfil de haz gaussiano o de sombrero de copa de ~ 5 mm con pérdidas de potencia mínimas. ¿Qué opciones tenemos? Algunas cosas que hemos investigado incluyen

  • Usando un par de prismas anamórficos. Anteriormente teníamos un láser de 678 nm con un buen perfil elíptico que corregimos fácilmente usando un par de prismas de 2,5:1, pero esto no funciona muy bien para un haz rectangular.
  • Usando un difusor diseñado. Recogimos un difusor de sombrero de copa de 20 grados de 1 "de Thor, que está construido con magia óptica oscura . Podemos obtener un buen sombrero de copa colimado de ~ 12 mm de esto, pero expandir o condensar aún más el haz lo arruina porque, eh, magia.
  • Usando un difusor normal (similar a la mitad de la configuración en la foto aquí o con uno de estos ). No conozco ninguna manera fácil de estimar las pérdidas en este caso, pero pueden ser menos del ~ 60%.
  • Pasar el haz a través de un agujero de alfiler para obtener un perfil gaussiano, pero esto significaría ~90% de potencia perdida.
  • Expansión excesiva y recorte del haz, pero esto significaría ~80% de potencia perdida.

¿Hay alguna otra forma de hacer esto que nos hayamos perdido, o existe algún tipo de enfoque estándar para los patrones de emisión como este?

Perfil de frijol

Todavía parece que la opción de prisma anamórfico sería una mejora con respecto a lo que tienes. Después de comprimir el perfil en la dirección larga, puede recortar con menos pérdida de energía. ¿Está funcionando el diodo dentro de las especificaciones? ¿Garantía?
Esto es cierto, no podemos usar nuestro par de prismas anamórficos actual debido al recubrimiento AR incorrecto, pero ~ $ 360 parece mucho para solo una solución parcial a nuestro problema, aunque aún puede ser la mejor opción. Desafortunadamente, las especificaciones no especifican la forma del emisor, solo las divergencias: thorlabs.com/thorcat/22000/DL5146-101S-MFGSpec.pdf
Póngase en contacto con su representante tal vez? Parece un láser bastante inútil.
¿Para qué aplicación piensas usarlo? Si necesita un haz verdaderamente gaussiano, digamos para interferometría, entonces no debería haber comprado un diodo láser;).
@lionelbrits: escuché que esto es bastante común con los láseres de diodo de UV cercano, aunque tal vez fue solo porque todos compran el mismo horrible.
@Chris Mueller: estoy llenando la parte posterior del objetivo de un microscopio, y la forma exacta del haz no importa tanto, pero preferiríamos no desperdiciar la mayor parte de la potencia solo porque el haz tiene una forma extraña.
¿Tu haz está colimado? ¿Pensaste en una lente cilíndrica? En caso afirmativo, ¿por qué evitó tal solución?
Esta es una imagen del haz colimado después de haber sido expandido aproximadamente 1,5x. Un par de lentes cilíndricas también es una opción, aunque el costo de dos lentes cilíndricas montadas es comparable al del par de prismas anamórficos, que es mucho más fácil de alinear.

Respuestas (1)

Hay algunas otras opciones que puedo agregar. Al usar dos lentes cilíndricas, puede construir un expansor de haz que solo se expande en una dirección, corrigiendo así el alargamiento del haz.

Una vez que haya corregido esto, puede enfocar el haz en un filtro espacial estenopeico. Esto solo funcionaría parcialmente, ya que el láser debe tener un perfil gaussiano para comenzar antes de ingresar al filtro espacial. Para obtener una mejor calidad de haz, en su lugar, enfocaría esto en una fibra óptica monomodo. Esta solución tiene el inconveniente de desperdiciar mucha luz, pero debería ser mejor que el 80-90 % mencionado anteriormente.

El otro método que puede usar es hacer una kinoforma o un elemento óptico difractivo. Para ello, utilice el algoritmo de Gerchberg-Saxton para convertir su perfil de haz medido en cualquier perfil de intensidad deseado. Esto produce un holograma de solo fase que necesita un modulador de luz espacial o un elemento óptico de difracción hecho a la medida. Funciona, pero a menos que tenga un modulador de luz espacial solo de fase, es una solución bastante costosa.

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