变形棱镜对

由于二极管有源区的矩形形状，大多数激光二极管产生在X轴和Y轴上具有不同发散角的椭圆形光束（图1）。这在许多应用中是有害的，因为椭圆光束将具有比圆形光束更大的聚焦光斑尺寸。较大的光斑尺寸导致在焦点处较低的辐照度（每单位面积的辐射能通量），这又可能需要较高的功率输入到激光器。变形棱镜对对于椭圆光束的圆形化特别有用。

图1：激光二极管的几何结构使其产生具有两个不同发散角的椭圆光束。

变形棱镜对由两个直角棱镜组成，用于对激光束进行整形。1它们最常用于将椭圆形光束转换为圆形轮廓，但它们也可以产生各种尺寸的其他椭圆形光束轮廓。整形背后起作用的光学原理是折射。光在一个方向或一个轴上弯曲，而另一个轴保持不变（图2）。这补偿了原始光束的不同发散。

图2：在一个方向上充当扩束器的变形棱镜对，它可以使椭圆光束圆形化。

虽然单个棱镜可以改变一个轴上的光束半径，但它也会改变光束方向。需要一对棱镜来控制光束的椭圆率，同时保持原来的传播方向（图2）。然而，使用变形棱镜对需要精确的角度对准。尽管不是必需的，但一个棱镜以布儒斯特角定向是有用的，布儒斯特角是没有p偏振光反射的入射角。棱镜的另一个表面应垂直入射，并应涂有抗反射（AR）涂层，以获得**吞吐量。这种精确的测量是客户最常将其作为预先对齐的对购买的原因。

高端二极管通常在激光头中内置变形棱镜对，用于光束圆形化。然而，许多成本较低的二极管却没有。购买没有集成棱镜对和单独的变形棱镜对的二极管的成本通常低于更昂贵的二极管成本。

与圆柱透镜的比较

圆柱透镜仅在一个方向上具有光焦度，通常也用于使椭圆光束圆形化（图3）。柱面透镜通过聚焦或改变波前曲率来操纵光线。因此，变形棱镜在低波前畸变应用中更具优势。

柱面透镜比安装的变形棱镜对具有更多的自由度，这使得它们更难以对准。柱面透镜可能会倾斜，使棱镜在独立对准轴时更加宽容。还必须密切注意柱面透镜的焦距，以使它们与二极管输出保持正确的距离，从而产生准直的圆形光束。安装的变形棱镜对更方便用户使用。它们是预先对齐的，具有固定的扩展能力，因此您不需要像使用柱面透镜那样自己定位和组装它们。棱镜必须独立对准的轴只有一个，因为你只是将棱镜滑入光束路径。这消除了额外的对齐步骤，节省了用户的时间和潜在的挫折。变形棱镜对相对于入射激光束的位置的物理位置也不太敏感。

图3：两个柱面透镜用于通过独立作用于X轴和Y轴使椭圆光束圆形化。

然而，柱面透镜的额外自由度赋予它们更大的灵活性，这在研究应用和原型制作中可能是有用的。它们还可以提供比变形棱镜对更高的透过率，特别是当使用AR涂层时。与变形棱镜对相比，光在柱面透镜中穿过较少的材料，并且如果以布儒斯特角使用棱镜，则将损失p偏振光。

表1：用于光束圆形化的圆柱透镜和变形棱镜对的比较。

Edmund变形棱镜对

Edmund Optics提供安装的、未安装的和可变的变形棱镜对，可用于常见二极管波长的宽带或激光线AR涂层。安装了可变变形棱镜对，但允许用户在设定范围内调整放大率。

• 将椭圆光束转换为圆形光束

• 常见二极管波长的抗反射涂层

• 提供安装和未安装版本