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瑞士Optotune激光散斑抑制器LSR系列
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一、品牌与产品概述
Optotune是一家位于瑞士Dietikon的光学元件制造商，专注于有源光学元件的研发与制造。其激光散斑抑制器（Laser Speckle Reducer，简称LSR）是一类用于降低激光散斑效应的动态扩散器件。
激光散斑是激光在粗糙表面或散射介质中传播时，因相干光干涉而产生的颗粒状光强分布，这种分布会降低成像质量和测量精度。Optotune的LSR通过快速移动扩散片，使多个干涉图样在时间上平均叠加，从而输出较为均匀的光束。该器件采用透射式工作方式，扩散片在平面内做谐振运动，属于动态散斑抑制方案。
二、产品类型
Optotune LSR产品线按驱动技术可分为两大类：
1. 电活性聚合物（EAP）驱动型
采用电活性材料作为致动器，功耗较低，工作时无明显振动。这类产品通常搭配高分子扩散片，适用于对振动敏感的应用场景。
2. 磁阻力驱动型
采用磁阻变化致动器，通过线圈产生的振荡磁场驱动金属框架中的扩散片。这类产品可搭配镀增透膜的熔融石英玻璃扩散片，适用于高激光功率和较大光束直径的应用。
此外，按产品形态还可区分为：
3. 标准型号
即目录中可批量采购的固定规格产品。
4. OEM定制型号
可根据客户需求在尺寸、振荡频率、镀膜和扩散片结构等方面进行调整。
5. 带电子件型号
驱动电路集成在柔性线路板上，即插即用。
6. 不带电子件型号
仅提供扩散片与致动器本体，电子部分由客户自行配置。
7. 一维振荡型
扩散片沿单一方向做线性往复运动。
8. 二维振荡型
扩散片在平面内做圆形或双轴运动。
9. 单扩散片型
仅包含一片动态扩散片。
10. 双扩散片型
包含两片相互垂直（90°旋转）的扩散片，可实现双向散斑抑制。
三、主要型号
LSR-4C：18.5×18.5 mm，磁阻力，一维线性
LSR-4C-L：18.5×18.5 mm，磁阻力，一维线性（单振荡）
LSR-4C-LL 18.5×18.5 mm，磁阻力，二维（双线性）
LSR-5：5×5 mm 磁阻力，一维线性
LSR-5-17 ：5 mm（直径），电活性聚合物，二维圆形
LSR-10-22：10 mm（直径），电活性聚合物 二维圆形
四、产品介绍
LSR-4C
LSR-4C是磁阻力驱动型产品，通光孔径为18.5×18.5 mm。扩散片安装在薄钢框架中，作为金属结构的一部分，由驱动线圈的振荡磁场产生的磁阻力驱动框架运动。驱动电子器件集成在柔性线路板上，采用闭环方式稳定谐振频率，并输出误差信号供系统监测。
主要技术参数：
通光孔径：18.5×18.5 mm
致动器类型：磁阻力
振荡模式：一维线性
振荡幅度：0.8 mm（峰峰值）
谐振频率：120±10 Hz（取决于扩散片重量）
工作电压：5 VDC
重量：11 g
扩散片：镀增透膜熔融石英，扩散角8.5°（可定制最高至20°）
预期使用寿命：>40,000小时
LSR-5
LSR-5同样采用磁阻力驱动，通光孔径为5×5 mm，可视为LSR-4C的小孔径版本。
主要技术参数：
通光孔径：5×5 mm
致动器类型：磁阻力
振荡模式：一维线性
振荡幅度：0.8 mm（峰峰值）
谐振频率：约138 Hz（取决于扩散片重量）
预期使用寿命：>40,000小时
LSR-5-17 / LSR-10-22
这两款属于电活性聚合物驱动型产品。LSR-5-17的通光孔径为5 mm，振荡频率300 Hz，振幅约0.3 mm。LSR-10-22的通光孔径为10 mm，振荡频率180 Hz，振幅约0.4 mm。标准扩散片采用Optotune的高分子材料，透射波段240–2500 nm，典型透射率93%，损伤阈值300 W/cm²。可选配VIS或NIR镀膜覆盖玻璃。
五、工作原理
激光散斑的产生源于相干光在粗糙表面或散射介质中传播时，不同光程的散射光相互干涉，在空间形成随机的亮暗颗粒分布。散斑抑制的基本思路是让多个相互独立的散斑图样在时间或空间上叠加平均，从而降低对比度。
Optotune LSR采用动态扩散的方法实现这一目标。其核心部件是一片扩散片，在致动器驱动下做高速机械振荡。当激光束穿过振荡的扩散片时，扩散片表面的微结构使光束在不同时刻经历不同的相位调制，产生的散斑图样随之快速变化。对人眼或积分探测器而言，这些快速变化的图样在积分时间内叠加平均，散斑对比度显著降低。
LSR-4C采用磁阻力驱动方案。其工作原理是：一个薄钢框架作为谐振结构，驱动线圈以脉冲电流激励，产生交变磁场，对框架施加磁阻力。由于该机械结构具有较高的品质因数（Q值），在谐振状态下可以用较低的功耗（约50 mW）获得较大的振荡幅度（最高0.8 mm）。第二个线圈以闭环方式持续监测振荡幅度，确保工作状态稳定。整个结构不含轴承，可耐受最高500 g的冲击。
LSR-5-17和LSR-10-22采用电活性聚合物致动器。这类材料在电场作用下发生形变，直接驱动扩散片在平面内做二维圆形运动。该方案无机械摩擦部件，工作时无振动、无噪音。
六、优势特点
1. 散斑抑制效果
在扩散片静止（LSR关闭）状态下，散斑对比度约为0.26；扩散片工作（LSR开启）时，散斑对比度可降至0.06。
2. 长工作寿命
预期使用寿命超过40,000小时。
3. 集成度高
驱动电子器件集成在柔性线路板上。以LSR-4C为例，整体厚度小于6 mm，重量11 g。与旋转扩散盘方案相比，没有电机遮挡中心光学区域，扩散片表面可被充分利用。
4. 适用范围较广
透射波段覆盖240–2500 nm（高分子扩散片）。扩散角度可选范围1°–24°。可根据需求在尺寸、频率、镀膜和扩散片结构等方面进行定制。
5. 抗冲击性
无轴承设计使器件可耐受最高500 g的冲击。
七、主要应用
1. 激光投影显示
从影院级大功率激光投影到微型投影设备，LSR可用于降低投影画面中的散斑噪声，提升画面均匀性。LSR-4C的18.5×18.5 mm通光孔径可支持大光束直径的影院投影系统。
2. 荧光显微成像
荧光显微镜使用窄带激光激发荧光标记物。LSR可对激发光进行匀化和散斑抑制，减少照明不均匀对检测结果的影响。
3. 抬头显示（HUD）
车载抬头显示器中，激光光源产生的散斑会影响图像清晰度。LSR可用于该场景下的散斑抑制。在较大尺寸方面，已有50×20 mm扩散片在>60 Hz频率下用于抬头显示的原型验证。
4. 计量与检测
在激光干涉测量、3D扫描等计量应用中，散斑噪声会影响测量精度。LSR可作为光束匀化器件，降低光强波动对测量质量的影响。
5. DNA测序仪
DNA测序设备中，均匀照明对于检测精度较为关键。LSR可用于匀化和抑制多束激光合束后的散斑，减少光强波动对图像质量的负面影响。
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