¿Opciones para corregir el perfil del rayo láser rectangular?

Question

Recientemente hemos cambiado 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 imagen de abajo muestra el haz colimado que ha sido ampliado ligeramente para facilitar su visualización. Nos gustaría convertirlo en un perfil de haz gaussiano o tophat de unos 5 mm con mínimas pérdidas de potencia. ¿Qué opciones tenemos? Algunas de las cosas que hemos investigado son

• Utilizando un par de prismas anamórficos. Anteriormente teníamos un láser de 678 nm con un bonito perfil elíptico que corregimos fácilmente utilizando un par de prismas 2,5:1, pero esto no funciona muy bien para un haz rectangular.
• Utilizando un difusor de ingeniería. Hemos elegido un difusor tophat de 1" y 20 grados de Thor, que está construido de magia óptica oscura . Podemos obtener un bonito tophat colimado de ~12 mm a partir de esto, pero expandir o condensar más el rayo lo arruina porque, eh, la magia.
• Utilizando un difusor normal (similar a la mitad de la configuración de la foto aquí o con uno de estos .) No conozco ninguna forma fácil de estimar las pérdidas en este caso, pero pueden ser inferiores al ~60%.
• Pasar el haz por un agujero de alfiler para obtener un perfil gaussiano, pero esto supondría una pérdida de potencia de ~90%.
• Sobreexpansión y recorte del haz, pero esto significaría un ~80% de pérdida de potencia.

¿Hay alguna otra forma de hacerlo que se nos haya pasado por alto, o hay algún tipo de enfoque estándar para los patrones de emisión como éste?

Answer 1

Hay otras opciones que puedo añadir. Utilizando dos lentes cilíndricas se puede construir un expansor de haz que sólo se expanda en una dirección, corrigiendo así la elongación del haz.

Una vez corregido esto, se puede enfocar el rayo hacia un filtro espacial estenopeico. Esto sólo funcionaría parcialmente, ya que el láser debe tener un perfil gaussiano antes de entrar en el filtro espacial. Para obtener una mejor calidad del haz, se enfocaría en una fibra óptica monomodo. Esta solución tiene el inconveniente de desperdiciar mucha luz, pero debería ser mejor que el 80-90% citado anteriormente.

El otro método que se puede utilizar es hacer una kinoforma o elemento óptico difractivo. Para ello, utilice el algoritmo de Gerchberg-Saxton para convertir el perfil del haz medido en cualquier perfil de intensidad deseado. Esto produce un holograma sólo de fase que necesita un modulador de luz espacial o un elemento óptico difractivo construido a medida. Funciona, pero a no ser que tengas un modulador de luz espacial de fase por ahí, es una solución bastante cara.