一文看懂石英玻璃复眼透镜在激光应用中的优势

2023-09-05 15:25

在日常激光应用中，由光源发出的光，一般都会有不均匀的现象，如果这些光不经过处理直接使用，那么光源的成像就会出现亮度不一的情况，复眼透镜是由一系列小单元透镜组合形成。将双排复眼透镜阵列应用于照明系统，可以获得高的光能利用率和大面积的均匀照明。利用双排复眼透镜阵列，实现均匀照明的关键在于提高其均匀性和照明亮度。

复眼透镜可广泛应用于显示器、投影、3D打印、光刻照明、照相机、手机、投影仪、安防监控等消费电子和天文学、生物学、医学以及航空航天等领域。

图一

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问：复眼透镜如何实现匀光？它有什么优势？

答：复眼透镜阵列实现均匀照明的原理是：与光轴平行的光束通过第一块透镜后聚焦在第二块透镜的中心处，第一排复眼透镜交光源形成多个光源像进行照明，第二排复眼透镜的每个小透镜将第一排复眼透镜相对应的小透镜重叠成像于照明面上。由于第一排复眼透镜将光源的整个宽光束分为多个细光束照明，且每个细光束范围内的垂轴不均匀性，处于对称位置细光束的相互叠加，使细光束的垂轴不均匀性获得补偿，从而使整个孔径内的光能量得到有效均匀的利用。从第二排复眼透镜射出的光斑通过聚光镜聚焦在照明屏上。这样，照明屏上光斑的每一点均受到光源所有点发出的光线照射。同时，光源上每一点发出的光束又都会重叠到照明光斑上的同一视场范围内，就会得到一个均匀的光斑。

光源匀光简图：

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图二

光学设计效果图：

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图三

通常市场上常见的复眼大致分为两种：石英玻璃复眼和塑料复眼。石英玻璃复眼因其具有耐高温、耐腐蚀、热稳定性好、透光性能好等特点，相比塑料复眼更具优势，常常用于曝光机、微显示器和较高端的家电等领域。据市场调查显示，石英玻璃复眼在市场上的使用每年呈20％增长的趋势。

石英玻璃复眼与塑料复眼的区别：

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图四

石英玻璃复眼与塑料复眼激光照射后比对图：

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图五

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问：怎样去区分复眼的品质呢？有什么设备可以区分？

答：除了传统的测试方法，还可以选用高科技的、精准的测试方法。我们增加了光斑测试机和透过率测试仪，光斑测试机可以根据打出来的光斑尺寸大小、形状以及锐利程度来判断。一般来说，正常的光斑四边比较锐利，聚光效果较好，不正常的光斑则四边比较圆滑，四边的光斑会向四周散开，聚光效果极差。透过率测试仪则可以通过透光测试所展现出来的曲线图来辨别出材质是否能达到我们所要的透过率及镀膜波段的稳定性。

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