作者：维尔克斯 时间：2026-4-17 9:14:29
衍射光学分束器（DOE）的关键参数包括：工作波长（即元件的设计波长）、激光模式、最小入射光斑直径、基底材料、元件外形尺寸、通光孔径、分束点数、相邻光束分离角、全角（即总偏转角度）、衍射效率、均匀性以及零级光强。 其中，工作波长决定了分束器的设计基准。在实际使用中，入射到元件上的最大光斑直径通常建议小于通光孔径的 1/1.5 倍（即通光孔径除以 1.5）。 衍射效率定义为所需分束光点的总能量占入射光能量的比例。均匀性的常用计算方式为：（最大点能量 − 最小点能量）/（最大点能量 + 最小点能量）。
对于奇数点衍射光学分束器，零级能量则以占其他所需级次平均能量（假设透过率为100%）的百分比形式标示。通俗易懂的说，就是对于奇束点分束，零级是最中间的一束，占其他分束平均能量的0-200%，具体看型号；对于偶数点衍射分束器（MS），零级能量以占入射光束总能量的百分比形式标示，通俗易懂就是对于偶数点分束，零级是最中间多出来一束，这一束一般占入射光能量的0.5%-5%左右，具体也是看型号。偶数和奇束零级举例图如下。
左边是6光点零级占入射光能量1.57%，右边是7光点零级是最中间一束占其他6束平均值的74.9%
衍射分束器最小输入光束尺寸定义为：对于奇数点分束，为DOE周期尺寸的3倍；对于偶数点分束，为周期尺寸的1.5倍。此要求源于确保相邻级次之间实现明确分离的必要性。最小光束尺寸的通用规则是：在角度设置中，分束DOE光斑之间的分离角需大于光束自然发散角的3倍；或在聚焦设置中，间距需大于衍射极限的3倍。若低于此值，对于相干激光（M²<2），各级次将发生干涉；对于部分相干激光，则会出现重叠。
衍射分束器的分离角是相邻两束光的夹角，全角是最远两束光的夹角。分离角和全角是根据客户的要求进行设计的。从下图可以看出，对于具有奇数个输出光束的衍射光学分束器，分离角是0阶光束和+1阶光束之间的角度，0阶光束是所需的输出光束，处于被激活状态。对于偶数个输出束的分束器，分离角是+1阶光束和-1阶光束之间的角度，此时0阶光束不是所需的光束，处于未被激活状态。
如果客户不确定需求激光分束器的分离角和全角是多少，我们怎么帮助客户选型呢？一般是根据客户所需要的点间距和所用场镜的焦距计算出对应激光分束器分离角。计算公式如下，其中D是相邻两个光点中心连线的距离，也就是点间距，WD是场镜的焦距，α是相邻两个阶次的输出光束之间的发散角，也就是分离角。
D=WD*tan(α)
以MS-385-I-Y-A激光分束器为例子解析分束器参数，其中入射光波长是1064nm，对入射光直径要求不高，入射光直径建议大于0.48mm小于15.26mm，镜片直径是1英寸，通光孔径是22.9mm。分束数量是6，分离角是0.76度，也就是相邻两束光的夹角是0.76度，全角是3.8度，也就是最远两束光的夹角是3.8度。激光分束镜传输效率接近100%，也就是透过率是100%。衍射效率是82%，也就是6束光占入射光能量的82%左右，为啥不能占100%是因为有高阶次衍射，剩余的能量进入更高的阶次，形成高阶次衍射，高阶次衍射中最强点的占比需要模拟才能知道。激光分束镜均匀性小于5%，说明分束后6束能量差异很小。零级是6束的最中间多出来一束，这一束占入射光能量的1.5%左右。
MS-233-I-Y-X激光分束镜分束数量是7，零级也就是最中间的一束占其他6束平均能量的70%-130%，分束DOE均匀性小于8%左右。
分束器注意事项
激光分束镜需要重点关注的参数有衍射效率、均匀性和零级。
最小输入光束直径的大小由分束DOE规格书的设计参数决定，对于单模激光器，奇数个点分束的情况下，其最小入射光束直径的大小至少为DOE中周期数的3倍，如果偶数个点的衍射激光分束器，则入射光束至少为该尺寸的1.5倍。反过来，周期由以下公式给出：
m*λ/sinα=Λ
其中Λ为DOE的周期，m为衍射阶数，λ为入射激光波长，α为m阶衍射光束与光轴之间的夹角。
