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瑞士Optotune激光散斑抑制器LSR系列
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一、品牌與產品概述
Optotune是一家位于瑞士Dietikon的光學元件制造商，專注于有源光學元件的研發與制造。其激光散斑抑制器（Laser Speckle Reducer，簡稱LSR）是一類用于降低激光散斑效應的動態擴散器件。
激光散斑是激光在粗糙表面或散射介質中傳播時，因相干光干涉而產生的顆粒狀光強分布，這種分布會降低成像質量和測量精度。Optotune的LSR通過快速移動擴散片，使多個干涉圖樣在時間上平均疊加，從而輸出較為均勻的光束。該器件采用透射式工作方式，擴散片在平面內做諧振運動，屬于動態散斑抑制方案。
二、產品類型
Optotune LSR產品線按驅動技術可分為兩大類：
1. 電活性聚合物（EAP）驅動型
采用電活性材料作為致動器，功耗較低，工作時無明顯振動。這類產品通常搭配高分子擴散片，適用于對振動敏感的應用場景。
2. 磁阻力驅動型
采用磁阻變化致動器，通過線圈產生的振蕩磁場驅動金屬框架中的擴散片。這類產品可搭配鍍增透膜的熔融石英玻璃擴散片，適用于高激光功率和較大光束直徑的應用。
此外，按產品形態還可區分為：
3. 標準型號
即目錄中可批量采購的固定規格產品。
4. OEM定制型號
可根據客戶需求在尺寸、振蕩頻率、鍍膜和擴散片結構等方面進行調整。
5. 帶電子件型號
驅動電路集成在柔性線路板上，即插即用。
6. 不帶電子件型號
僅提供擴散片與致動器本體，電子部分由客戶自行配置。
7. 一維振蕩型
擴散片沿單一方向做線性往復運動。
8. 二維振蕩型
擴散片在平面內做圓形或雙軸運動。
9. 單擴散片型
僅包含一片動態擴散片。
10. 雙擴散片型
包含兩片相互垂直（90°旋轉）的擴散片，可實現雙向散斑抑制。
三、主要型號
LSR-4C：18.5×18.5 mm，磁阻力，一維線性
LSR-4C-L：18.5×18.5 mm，磁阻力，一維線性（單振蕩）
LSR-4C-LL 18.5×18.5 mm，磁阻力，二維（雙線性）
LSR-5：5×5 mm 磁阻力，一維線性
LSR-5-17 ：5 mm（直徑），電活性聚合物，二維圓形
LSR-10-22：10 mm（直徑），電活性聚合物 二維圓形
四、產品介紹
LSR-4C
LSR-4C是磁阻力驅動型產品，通光孔徑為18.5×18.5 mm。擴散片安裝在薄鋼框架中，作為金屬結構的一部分，由驅動線圈的振蕩磁場產生的磁阻力驅動框架運動。驅動電子器件集成在柔性線路板上，采用閉環方式穩定諧振頻率，并輸出誤差信號供系統監測。
主要技術參數：
通光孔徑：18.5×18.5 mm
致動器類型：磁阻力
振蕩模式：一維線性
振蕩幅度：0.8 mm（峰峰值）
諧振頻率：120±10 Hz（取決于擴散片重量）
工作電壓：5 VDC
重量：11 g
擴散片：鍍增透膜熔融石英，擴散角8.5°（可定制最高至20°）
預期使用壽命：>40,000小時
LSR-5
LSR-5同樣采用磁阻力驅動，通光孔徑為5×5 mm，可視為LSR-4C的小孔徑版本。
主要技術參數：
通光孔徑：5×5 mm
致動器類型：磁阻力
振蕩模式：一維線性
振蕩幅度：0.8 mm（峰峰值）
諧振頻率：約138 Hz（取決于擴散片重量）
預期使用壽命：>40,000小時
LSR-5-17 / LSR-10-22
這兩款屬于電活性聚合物驅動型產品。LSR-5-17的通光孔徑為5 mm，振蕩頻率300 Hz，振幅約0.3 mm。LSR-10-22的通光孔徑為10 mm，振蕩頻率180 Hz，振幅約0.4 mm。標準擴散片采用Optotune的高分子材料，透射波段240–2500 nm，典型透射率93%，損傷閾值300 W/cm2。可選配VIS或NIR鍍膜覆蓋玻璃。
五、工作原理
激光散斑的產生源于相干光在粗糙表面或散射介質中傳播時，不同光程的散射光相互干涉，在空間形成隨機的亮暗顆粒分布。散斑抑制的基本思路是讓多個相互獨立的散斑圖樣在時間或空間上疊加平均，從而降低對比度。
Optotune LSR采用動態擴散的方法實現這一目標。其核心部件是一片擴散片，在致動器驅動下做高速機械振蕩。當激光束穿過振蕩的擴散片時，擴散片表面的微結構使光束在不同時刻經歷不同的相位調制，產生的散斑圖樣隨之快速變化。對人眼或積分探測器而言，這些快速變化的圖樣在積分時間內疊加平均，散斑對比度顯著降低。
LSR-4C采用磁阻力驅動方案。其工作原理是：一個薄鋼框架作為諧振結構，驅動線圈以脈沖電流激勵，產生交變磁場，對框架施加磁阻力。由于該機械結構具有較高的品質因數（Q值），在諧振狀態下可以用較低的功耗（約50 mW）獲得較大的振蕩幅度（最高0.8 mm）。第二個線圈以閉環方式持續監測振蕩幅度，確保工作狀態穩定。整個結構不含軸承，可耐受最高500 g的沖擊。
LSR-5-17和LSR-10-22采用電活性聚合物致動器。這類材料在電場作用下發生形變，直接驅動擴散片在平面內做二維圓形運動。該方案無機械摩擦部件，工作時無振動、無噪音。
六、優勢特點
1. 散斑抑制效果
在擴散片靜止（LSR關閉）狀態下，散斑對比度約為0.26；擴散片工作（LSR開啟）時，散斑對比度可降至0.06。
2. 長工作壽命
預期使用壽命超過40,000小時。
3. 集成度高
驅動電子器件集成在柔性線路板上。以LSR-4C為例，整體厚度小于6 mm，重量11 g。與旋轉擴散盤方案相比，沒有電機遮擋中心光學區域，擴散片表面可被充分利用。
4. 適用范圍較廣
透射波段覆蓋240–2500 nm（高分子擴散片）。擴散角度可選范圍1°–24°。可根據需求在尺寸、頻率、鍍膜和擴散片結構等方面進行定制。
5. 抗沖擊性
無軸承設計使器件可耐受最高500 g的沖擊。
七、主要應用
1. 激光投影顯示
從影院級大功率激光投影到微型投影設備，LSR可用于降低投影畫面中的散斑噪聲，提升畫面均勻性。LSR-4C的18.5×18.5 mm通光孔徑可支持大光束直徑的影院投影系統。
2. 熒光顯微成像
熒光顯微鏡使用窄帶激光激發熒光標記物。LSR可對激發光進行勻化和散斑抑制，減少照明不均勻對檢測結果的影響。
3. 抬頭顯示（HUD）
車載抬頭顯示器中，激光光源產生的散斑會影響圖像清晰度。LSR可用于該場景下的散斑抑制。在較大尺寸方面，已有50×20 mm擴散片在>60 Hz頻率下用于抬頭顯示的原型驗證。
4. 計量與檢測
在激光干涉測量、3D掃描等計量應用中，散斑噪聲會影響測量精度。LSR可作為光束勻化器件，降低光強波動對測量質量的影響。
5. DNA測序儀
DNA測序設備中，均勻照明對于檢測精度較為關鍵。LSR可用于勻化和抑制多束激光合束后的散斑，減少光強波動對圖像質量的負面影響。
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