來自德國耶拿的Asphericon公司提供三種創新的平頂光束整形器，可在所有激光應用中發揮最大的性能，分別是TopShape、AiryShape和SqAiryShape。基于非球面光學技術，這些模塊化組件可以將高斯光束簡單地轉化為各種圓形和方形的平頂激光光束輪廓。

激光光束整形器的輸入和輸出光束是可以自由擴展的。它們的光譜范圍很寬（300納米至2500納米），可應用于計量學、顯微鏡或材料加工。a|TopShape以及a|AiryShape和a|SqAiryShape可用于準直激光器，也可用于光纖耦合光源。由于其緊湊的尺寸和精密非球面透鏡的使用，激光光束成形光學器件具有出色的光學質量。由于其模塊化設計和非球面鏡的裝配理念，光束整形器可以快速連接到光學系統中，而無需進一步調整。擴束器易于使用，可以簡單地集成到現有的裝置中，或與額外的擴束組件相結合。所有光學元件在高精度支架上的完美對準，使平頂激光擴束器能夠在光束路徑中完美定位。

a|TopShape

探索TopShape，一種創新的光束整形器，可以輕松地將準直的高斯光束轉變為準直的Top-Hat光束。這種激光設備以其非常緊湊的設計和無與倫比的光學性能（均勻性>90％）而令人信服。a|TopShape的光譜范圍大，可接受不同的輸入光束直徑，并能產生至少300毫米的穩定光束輪廓。

現在還可提供a|TopShape長距離（LD）型，工作距離可達1.5米。

a|TopShape現在也有長距離版本。由于有效工作距離會隨著光束尺寸的減小而減小，因此a|TopShape LD特別適用于需要較小光束直徑的應用。如果較低的光束輪廓均勻性足以滿足應用要求，新的光束整形器甚至可以實現更長的工作距離。

a|TopShape的規格參數

(1)無與倫比的光學性能（均勻性>90%），沒有任何功率損失。

(2)光譜范圍大（350納米至2500納米），是多波長應用的理想選擇。

(3)可接受不同的輸入光束直徑（± 10 %）。

(4)穩定的光束輪廓（不均勻性<10 %）：a|TopShape用于至少300毫米，a|TopShape LD用于至少1米的長工作距離。

(5)總長度極短(89.6 - 93.6 mm)。

(6)輸入光束直徑MAX@ 1/e2 = 10 mm；輸出光束直徑MAX@ FWHM = 15.2 mm和15.7 mm之間。

(7)適用于最高激光功率的光束整形部件（根據要求定制涂層）。

(8)激光誘發的損傷閾值：12 J/cm2, 100 Hz, 6 ns, 532 nm。

a|TopShape的外殼尺寸

a|TopShape的性能

下面的數字顯示了在工作距離為100毫米時，通過14個表面（包括7個非球面）后測得的波前（左）和通過12個表面（包括6個非球面）后的光束輪廓（右）。所得到的波前誤差均方根值為0.05λ，對應的Strehl（斯特列爾）值為0.9，證明了其非常高的光學質量。由此產生的0.1的光束均勻性和0.4的ISO邊緣陡峭度強調了這一點。

a|TopShapeLD的性能

a|TopShape LD的突出特點是傳輸距離長且穩定。右圖顯示3000mm工作距離下的強度分布。它的特點是ISO光束均勻度為0.1。

波長范圍

涵蓋波長范圍|TopShape用于設計波長355,632和1064nm，以及|TopShape LD用于設計波長[nm] 355,405,632,780和1064nm。

平頂強度分布優勢

光束整形在激光材料加工和顯微鏡等領域有著重要的應用。高斯分布通常用于激光應用。它們在強度分布上有弱點。使用均勻的強度分布，即所謂的Top-Hats，可以獲得比使用高斯分布更好的結果。例如，它們能使激光束的邊緣陡度很高，從而提高切割邊緣的質量，或者獲得均勻的照明。受益于您的應用的輕松處理!利用非球面光束整形器將高斯激光輪廓轉換為準直或聚焦的平頂強度分布。

a|TopShape應用示例

如果基于不均勻照明的高斯光束輪廓，基于激光的廣域熒光顯微鏡的定量分析可能非常具有挑戰性。在這種情況下，使用a|TopShape可以提供幫助。將顯微鏡裝置中的高斯光束轉換為均勻的平頂輪廓，可確保顯微鏡載玻片的均勻照明，從而使圖像更容易識別。
在CREOL的一篇I. Khaw等人的論文中了解更多關于a|TopShape在寬場熒光顯微鏡中的使用，可以在這里下載：https://www.asphericon.com/fileadmin/user_upload/PDFs/Flat-field_illumination_for_quantiative_fluorescence_imaging_Han_Fuchs_2018.pdf

基于激光的顯微鏡設置，使用ashericon的a|TopShape和a|BeamExpander進行均勻照明

左邊是傳統系統（高斯光束）在FFI下的無邊界縫合圖像，右邊是a|TopShape（同質性>95%）的縫合圖像。

a|AiryShape

另一個針對波長從300納米到1600納米優化的光束整形器是a|AiryShape。這種光束整形元件與聚焦透鏡結合使用，可將準直的高斯光束轉變為不同的聚焦光束輪廓（如Top-Hat、Donut）。由于其緊湊的設計，a|AiryShape可以很容易地集成到現有的設備中。

a|AiryShape的規格

產生不同的光束輪廓

剖面尺寸可通過焦距輕松擴展

針對300納米到1600納米的波長進行了優化

易于集成到現有設備中

通過高精度安裝實現完美對準

緊湊型設計

輸入光束直徑@ 1/e2 = 10 mm；輸出光束直徑dAiry = 10 mm

激光誘發的損傷閾值：12 J/cm2, 100 Hz, 6 ns, 532 nm

a|AiryShape的尺寸

a|AiryShape的性能&靈活性

在下圖中，沿其傳播方向（Z軸）的歸一化光束剖面圖被總結為一個圖。檢測范圍是腰部位置周圍的±1.5毫米。此外，在不同的工作平面上，相應的最有趣的強度剖面被顯示為二維和橫截面圖。這兩張特征光束輪廓圖都是用a|AiryShape（λ=635納米）生成的。根據a|AiryShape的工作原理，不僅可以在聚焦透鏡的焦平面上生成一個Top-Hat光束輪廓，而且還可以在不同的工作距離上生成各種輪廓，以獲得靈活性。所示光束輪廓的生成取決于輸入光束的質量。為了達到最佳效果，需要一個完美的準直光束，并使波前畸變最小化。

a|AiryShape的波長范圍

基于BeamTuning元素，AiryShape涵蓋了一個廣泛的波長范圍，以滿足您的挑戰性應用。

a|AiryShape應用示例

除了優化激光和加工參數外，焦點強度分布的調整為激光材料加工的高精度結果提供了巨大的潛力。asphericon與位于耶拿的Otto Schott材料研究所（OSIM）合作，分析了用a|AiryShape生成的各種定制強度分布，以確定其是否適合用飛秒激光器進行微納米尺度的材料加工，如切割、打標和生成激光誘導的周期性表面結構。所有結果均可在A. M?hl等人的論文中下載：https://www.asphericon.com/fileadmin/user_upload/PDFs/Tailored_focal_beam_shaping_and_its_application_in_laser_material_processing.pdf

左邊是用傳統系統（高斯光束）生成的鋼槽狀結構，中間和右邊是用光束整形器a|AiryShape生成的（左邊是面包圈輪廓，右邊是Top-Hat）。

a|SqAiryShape

想在焦點中創建方形的Top-Hat輪廓？有了a|SqAiryShape就沒問題了。asphericon最新的光束整形器與聚焦透鏡相結合，從準直的高斯光束中產生不同的方形聚焦光束輪廓（如Top-Hat, Donut）。這種光束整形器在300納米到1600納米的波長范圍內進行了優化，其緊湊的設計（只有17.3毫米長）也給人留下了深刻的印象，可以很容易地納入現有的應用設置中。它的工作距離可根據所使用的聚焦透鏡而大大縮短。將一個qAiryShape與一個200毫米焦距的鏡頭和一個擴束器結合在一起，已經將總長度減少了25%。

a|SqAiryShape的規格

產生不同的方形光束輪廓

剖面尺寸可通過焦距輕松調整

對300納米到1600納米的波長進行了優化

易于集成到現有設備中

通過高精度安裝實現完美對準

輸入光束直徑@ 1/e2 = 10 mm；輸出光束直徑dAiry = 10 mm

激光誘發的損傷閾值：12 J/cm2, 100 Hz, 6 ns, 532 nm
a|SqAiryShape的尺寸

a|SqAiryShape的性能和靈活性

下圖顯示了a|SqAiryShape（λ=1064nm）的光束輪廓截面，以及它在不同工作平面上的強度輪廓。由于a|SqAiryShape的工作原理，在焦點區域不僅產生了一個方形的Top-Hat輪廓，而且產生了各種具有四重對稱性的輪廓。從a|SqAiryShape生成的所有顯示的光束輪廓都取決于輸入光束的質量。為了獲得最佳結果，需要一個完美的準直光束，并使波前像差最小化。

a|SqAiryShape的波長范圍

基于BeamTuning元素，a|SqAiryShape涵蓋了一個廣泛的波長范圍，以滿足您的應用需求。

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審核編輯 黃昊宇