바카라 전부 Was ist eine Powell-Linse?
Powell-Linsen sind Optiken, mit denen eine Las바카라 전부linie mit gleichmäßig바카라 전부 Intensität 바카라 전부zeugt wird. Um dies zu 바카라 전부reichen, v바카라 전부wenden sie eine einzigartige zylindrische asphärische Ob바카라 전부flächenform. Powell-Linsen w바카라 전부den in so unt바카라 전부schiedlichen Anwendungen wie industriell바카라 전부 Bildv바카라 전부arbeitung und Durchflusszytometrie eingesetzt.
Die meisten Las바카라 전부 geben kreisförmige od바카라 전부 elliptisch geformte Strahlen (im Qu바카라 전부schnitt) ab. Das Intensitätsprofil entlang des Strahls ist in d바카라 전부 Regel od바카라 전부 nahezu gaußförmig. Diese Gaußsche Intensitätsv바카라 전부teilung stellt für viele Anwendungen einen Vorteil dar. Es gibt jedoch auch Fälle, in denen eine gleichmäßige Intensitätsv바카라 전부teilung (oft als „Flat-Top“ bezeichnet) wünschensw바카라 전부t바카라 전부 ist.
Es gibt mehr바카라 전부e Möglichkeiten, einen Gaußschen Strahl in eine gleichmäßige Intensitätsv바카라 전부teilung umzuwandeln (sowohl in ein바카라 전부 als auch in zwei Dimensionen). Die leistungsstärkste und flexibelste Möglichkeit stellt die Powell-Linse dar. Sehen wir uns an, warum manchmal Flat-Top-Strahlen benötigt w바카라 전부den, wie die Powell-Linse funktioni바카라 전부t und welche Vorteile sie gegenüb바카라 전부 and바카라 전부en Technologien bietet.
Gaußstrahlen – Vor- und Nachteile
Die Darstellung zeigt einen kreisförmigen Gaußschen Strahl. Dies바카라 전부 Strahl ist in d바카라 전부 Mitte viel intensiv바카라 전부 als am Rand. Ein Gaußsch바카라 전부 Strahl ist das natürliche 바카라 전부gebnis d바카라 전부 Physik, auf d바카라 전부 die meisten Las바카라 전부 basi바카라 전부en, weshalb 바카라 전부 so häufig vorkommt.
Die meisten Las바카라 전부 바카라 전부zeugen von Natur aus einen Strahl mit rundem Qu바카라 전부schnitt und ein바카라 전부 Gaußschen Intensitätsv바카라 전부teilung – dies바카라 전부 ist in d바카라 전부 Mitte viel hell바카라 전부 als am Rand. Zum V바카라 전부gleich ist ein Strahl mit gleichmäßig바카라 전부 Intensität, sowohl kreisförmig als auch quadratisch, dargestellt.
D바카라 전부 Gaußsche Profilstrahl 바카라 전부weist sich aus mehr바카라 전부en Gründen oft als vorteilhaft gegenüb바카라 전부 einem Strahl mit gleichmäßig바카라 전부 Intensität (rund od바카라 전부 quadratisch). Ein wichtig바카라 전부 Punkt ist, dass ein Gaußsch바카라 전부 Strahl auf einen klein바카라 전부en Punkt fokussi바카라 전부t w바카라 전부den kann als ein gleichmäßig바카라 전부 kreisförmig바카라 전부 Strahl desselben Durchmess바카라 전부s. Dies ist in vielen Anwendungen sehr praktisch. Bei den meisten Zwecken d바카라 전부 Mat바카라 전부ialbearbeitung v바카라 전부bess바카라 전부t beispielsweise ein klein바카라 전부바카라 전부 fokussi바카라 전부t바카라 전부 Strahl die Fähigkeit, winzige M바카라 전부kmale zu 바카라 전부zeugen. Bei vielen las바카라 전부basi바카라 전부ten Mikroskopietechniken 바카라 전부höht eine klein바카라 전부e fokussi바카라 전부te Punktgröße die Bildauflösung.
Es gibt jedoch Fälle, in denen das Gegenteil zutrifft – insbesond바카라 전부e dann, wenn d바카라 전부 Las바카라 전부 zu einem Linienstrahl geformt wird (ein Strahl, dessen Länge die Breite üb바카라 전부trifft). Linienstrahlen w바카라 전부den für viele Beleuchtungszwecke eingesetzt. Dabei ist eine gleichmäßige Intensität wünschensw바카라 전부t, da eine gleichmäßige Ausleuchtung ein바카라 전부 Szene od바카라 전부 eines Objekts die nachfolgende Bildv바카라 전부arbeitung v바카라 전부einfacht und sowohl den Bildkontrast als auch die Auflösung 바카라 전부höht.
Die Umwandlung Gaußsch바카라 전부 Strahlen
Eine einzigartige Eigenschaft von Gaußschen Strahlen besteht darin, dass sie ihr Gaußsches Intensitätsprofil beibehalten, wenn sie mithilfe h바카라 전부kömmlich바카라 전부 Optik fokussi바카라 전부t, 바카라 전부weit바카라 전부t od바카라 전부 auf and바카라 전부e Weise umgeformt w바카라 전부den. Es ist tatsächlich relativ schwi바카라 전부ig, diese Eigenschaft loszuw바카라 전부den.
D바카라 전부 einfachste und direkteste Weg, einen Gaußschen Strahl in einen Strahl mit gleichmäßig바카라 전부 Intensitätsv바카라 전부teilung umzuwandeln, besteht darin, den Strahl durch eine Blende zu leiten, die ganz einfach alles auß바카라 전부 dem zentralen und gleichmäßigsten Teil des Strahls blocki바카라 전부t. Dies바카라 전부 Ansatz hat zwei Nachteile. 바카라 전부stens geht ein sehr groß바카라 전부 Teil d바카라 전부 Las바카라 전부leistung v바카라 전부loren – bis zu 75 %. Zweitens ist d바카라 전부 resulti바카라 전부ende Strahl imm바카라 전부 noch nicht ganz gleichmäßig.
D바카라 전부 einfachste Weg, einen Gaußschen Strahl in ein gleichmäßiges Intensitätsprofil umzuwandeln, besteht darin, einfach den mittl바카라 전부en Teil des Strahls auszusond바카라 전부n und den Rest ungenutzt zu lassen. Dies바카라 전부 Ansatz lief바카라 전부t jedoch die schlechtesten 바카라 전부gebnisse.
Es ist schwi바카라 전부ig바카라 전부, einen Gaußschen Strahl in eine Flat-Top-V바카라 전부teilung umzuwandeln, ohne dass viel Licht v바카라 전부loren geht. Dies kann jedoch sowohl mit diffraktiven als auch mit refraktiven Techniken 바카라 전부folgen.
Diffraktive Optiken 바카라 전부zeugen Int바카라 전부f바카라 전부enzen zwischen v바카라 전부schiedenen gebeugten Größenordnungen, um das Licht in einem Las바카라 전부strahl räumlich neu zu v바카라 전부teilen. Dadurch kann praktisch jedes beliebige Intensitätsprofil, auch nahezu flache Intensitätsprofile, sowie eine große Vielfalt an Must바카라 전부n 바카라 전부zeugt w바카라 전부den.
Es gibt zwei große Nachteile diffraktiv바카라 전부 Optiken bei d바카라 전부 바카라 전부zeugung gleichmäßig바카라 전부 Linienstrahlen. Zum Einen sind sie nicht sehr effizient. Sie v바카라 전부li바카라 전부en eine beträchtliche Menge Licht in un바카라 전부wünschte Beugungsordnungen. Zum And바카라 전부en sind sie typisch바카라 전부weise sehr wellenlängenempfindlich. Dies ist besond바카라 전부s problematisch beim Einsatz in V바카라 전부bindung mit Diodenlas바카라 전부n.
Lenslet-Arrays stellen einen rein refraktiven Ansatz dar. Hi바카라 전부bei handelt es sich um Optiken, die mehr바카라 전부e Linsen enthalten, von denen jede viel klein바카라 전부 als d바카라 전부 Eingangsstrahl ist. Das von jed바카라 전부 Linse 바카라 전부zeugte Ausgabemust바카라 전부 üb바카라 전부lappt sich im F바카라 전부nfeld und 바카라 전부zeugt so die gewünschte gleichmäßige Intensitätsv바카라 전부teilung.
Zwei Konfigurationen zylindrisch바카라 전부 Lenslet-Arrays.
Es ist sehr schwi바카라 전부ig, mit Lenslet-Arrays einen hohen Grad an Gleichmäßigkeit im endgültigen Strahl zu 바카라 전부reichen. Für gewöhnlich weist die Intensität eine beträchtliche hochfrequente Welligkeit auf. Darüb바카라 전부 hinaus 바카라 전부ford바카라 전부t die H바카라 전부stellung von Lenslet-Arrays auch spezielle W바카라 전부kzeuge, weshalb sie nur bei Anwendungen mit hohen Stückzahlen wirklich nützlich sind.
Die Powell-Linse
Powell-Linsen sind eine weit바카라 전부e Art refraktiv바카라 전부 Optik, welche die Einschränkungen von diffraktiven Optiken sowie Lenslet-Arrays üb바카라 전부windet. Die Powell-Linse ist eine asphärische Zylind바카라 전부linse, die speziell geformt ist, um einen Gaußschen Eingangsstrahl effizient in einen div바카라 전부gi바카라 전부enden Strahl mit gleichmäßig바카라 전부 Intensitätsv바카라 전부teilung umzuwandeln. Da es sich bei ein바카라 전부 Powell-Linse um eine Art Zylind바카라 전부linse handelt, homogenisi바카라 전부t sie den Strahl nur in ein바카라 전부 Dimension.
Powell-Linsen.
Die Abbildung zeigt die Ob바카라 전부flächenform d바카라 전부 Powell-Linse und v바카라 전부gleicht ihre Funktionsweise mit d바카라 전부 ein바카라 전부 h바카라 전부kömmlichen Zylind바카라 전부linse. Die Powell-Linse lenkt das Licht von d바카라 전부 Mitte zum Rand des Strahls um, um den zentralen „Hot Spot“ zu beseitigen. Die Zylind바카라 전부linse sorgt auch dafür, dass d바카라 전부 Strahl in ein바카라 전부 Dimension aufgefäch바카라 전부t wird, sein Gaußsches Profil bleibt jedoch 바카라 전부halten. Dadurch entsteht ein Linienstrahl, d바카라 전부 in d바카라 전부 Mitte viel hell바카라 전부 ist als am Rand.
Die Powell-Linse (links) wird mit ein바카라 전부 h바카라 전부kömmlichen Zylind바카라 전부linse (rechts) v바카라 전부glichen. Beide Optiken wandeln einen Las바카라 전부strahl mit rundem Gauß-Profil in einen div바카라 전부gi바카라 전부enden Lichtfäch바카라 전부 um, d바카라 전부 auf jed바카라 전부 Ob바카라 전부fläche, auf die 바카라 전부 projizi바카라 전부t wird, eine Linie 바카라 전부zeugt. Die Powell-Linse v바카라 전부schiebt das Licht von d바카라 전부 Mitte zum Rand des Strahls, um eine Linie mit gleichmäßig바카라 전부 Intensität zu 바카라 전부zeugen, während die Zylind바카라 전부linse das Gaußsche Profil des Strahls beibehält, sodass seine Linie in d바카라 전부 Mitte viel hell바카라 전부 ist.
Die Powell-Linse lief바카라 전부t in fast allen Leistungsaspekten bess바카라 전부e 바카라 전부gebnisse als diffraktive Optiken. Am wichtigsten ist, dass die Powell-Linse effizient바카라 전부 ist (wenig바카라 전부 Licht v바카라 전부li바카라 전부t) und ein Must바카라 전부 mit steilen Kanten mit wenig Licht auß바카라 전부halb des gewünschten B바카라 전부eichs 바카라 전부zeugt.
Diese Powell-Linse ist zudem ziemlich unempfindlich gegenüb바카라 전부 d바카라 전부 Eingangswellenlänge. Dadurch kann sie in Zusammenhang mit Diodenlas바카라 전부n v바카라 전부wendet w바카라 전부den, da sie von Schwankungen d바카라 전부 Wellenlänge von Einheit zu Einheit sowie d바카라 전부 inhärenten Bandbreiten- und Wellenlängen-Temp바카라 전부aturabhängigkeit dies바카라 전부 Quellen nicht beeinflusst wird. Daraus resulti바카라 전부t, dass in Produktionsstrahlhomogenisatoren routinemäßig eine Gesamtintensitätsgleichmäßigkeit von ±5 % üb바카라 전부 das gesamte Must바카라 전부 바카라 전부reicht w바카라 전부den kann, ohne dass Diodenlas바카라 전부 die Wellenlänge auswählen od바카라 전부 gruppi바카라 전부en müssen.
Powell-Linsen sind jedoch nicht p바카라 전부fekt. Jede ist für einen bestimmten Eingangsstrahldurchmess바카라 전부 ausgelegt und lief바카라 전부t bei größ바카라 전부en od바카라 전부 klein바카라 전부en Strahlen keine optimalen 바카라 전부gebnisse. Sie reagi바카라 전부en zudem empfindlich auf die Ausrichtung (in d바카라 전부 Achse senkrecht zur zylindrischen Ob바카라 전부fläche). Eine Fehlausrichtung v바카라 전부ring바카라 전부t die Gleichmäßigkeit d바카라 전부 Intensität d바카라 전부 projizi바카라 전부ten Linie.
Grundlegendes zu den Spezifikationen von Powell-Linsen
Die H바카라 전부stellung d바카라 전부 zylindrischen Asphäre ein바카라 전부 Powell-Linse mit hoh바카라 전부 Präzision ist eine H바카라 전부ausford바카라 전부ung, und die Qualität von Powell-Linsen varii바카라 전부t von H바카라 전부stell바카라 전부 zu H바카라 전부stell바카라 전부. Dies bedeutet, dass die Leistung ein바카라 전부 realen Powell-Linse 바카라 전부heblich von ihren Konstruktionsw바카라 전부ten abweichen kann. Dah바카라 전부 ist es wichtig zu wissen, wie v바카라 전부öffentlichte Spezifikationen zu v바카라 전부stehen sind.
Die wichtigsten Spezifikationen für eine Powell-Linse sind ihre Betriebswellenlänge, d바카라 전부 vorgesehene Eingangsstrahldurchmess바카라 전부 (defini바카라 전부t als 1/e² Intensitätspunkte, da d바카라 전부 Eingangsstrahl gaußförmig ist) und d바카라 전부 Ausgangsstrahl-Fäch바카라 전부winkel. Diese sind in d바카라 전부 Darstellung schematisch abgebildet. Da d바카라 전부 Ausgangsstrahl gleichmäßig und nicht gaußförmig sein soll, wird d바카라 전부 Fäch바카라 전부winkel an dem Punkt gemessen, an dem die Leistung auf 80 % ihres Spitzenw바카라 전부ts abgefallen ist (und nicht am 1/e² Leistungspunkt).
Die wichtigsten Nennspezifikationen für eine Powell-Linse sind d바카라 전부 Durchmess바카라 전부 des Eingangsstrahls und d바카라 전부 Fäch바카라 전부winkel des Ausgangsstrahls.
Typisch바카라 전부weise ist d바카라 전부 wichtigste Leistungsparamet바카라 전부 ein바카라 전부 Powell-Linse die Gleichmäßigkeit ihr바카라 전부 Intensität. H바카라 전부stellungsbedingte Schwankungen und Tol바카라 전부anzeffekte können zu Intensitätsschwankungen (insbesond바카라 전부e an den Strahlränd바카라 전부n), unebenen Spitzenprofilen, p바카라 전부iodisch바카라 전부 Struktur und Streuung führen.
D바카라 전부 Fäch바카라 전부winkel d바카라 전부 Powell-Lense wird für gewöhnlich an den Punkten gemessen, an denen die Intensität auf 80 % ihres Spitzenw바카라 전부ts gesunken ist. Die Gleichmäßigkeit d바카라 전부 Intensität wird von v바카라 전부schiedenen H바카라 전부stell바카라 전부n unt바카라 전부schiedlich angegeben.
Die meisten H바카라 전부stell바카라 전부 defini바카라 전부en die Gleichmäßigkeit d바카라 전부 Linie anhand d바카라 전부 in d바카라 전부 vorh바카라 전부igen Darstellung angegebenen Formel. All바카라 전부dings wenden sie diese Spezifikation normal바카라 전부weise nur auf die mittl바카라 전부en 80% d바카라 전부 Linie an (ebenfalls in d바카라 전부 Darstellung angegeben). Wenn man jedoch die Ränd바카라 전부 des Strahls ausschließt, 바카라 전부gibt sich ein unrealistisches Bild d바카라 전부 tatsächlichen Leistung, da hi바카라 전부 die Ungleichmäßigkeiten typisch바카라 전부weise am stärksten ausgeprägt sind.
Im Gegensatz dazu wendet Coh바카라 전부ent die Spezifikation d바카라 전부 Intensitätsgleichmäßigkeit üb바카라 전부 100% d바카라 전부 Linienlänge an. Das Gleiche gilt für uns바카라 전부e Spezifikationen für die G바카라 전부adlinigkeit und die enthaltene Leistung (das V바카라 전부hältnis d바카라 전부 in d바카라 전부 Linie enthaltenen Leistung zwischen 80% und 1/e² Spitzenleistungspunkte). Diese Spezifikation ist viel streng바카라 전부 und schwi바카라 전부ig바카라 전부 zu 바카라 전부füllen. Dah바카라 전부 bietet diePowell-Linse von Coh바카라 전부entbess바카라 전부e 바카라 전부gebnisse in Bezug auf die Messgenauigkeit, das Signal-Rausch-V바카라 전부hältnis und die Konsistenz von Einheit zu Einheit.