Навіщо використовувати циліндр/лазерний промінь з плоским верхом?

Більшість лазерних променів є гаусівськими, але в деяких випадках може бути корисним мати негаусівський профіль опромінення. Симетричний розподіл опромінення гаусового променя зменшується зі збільшенням відстані від центру поперечного перерізу лазерного променя. Промені з плоскою вершиною або циліндром мають постійний розподіл випромінювання поперек поперечного перерізу лазерного променя (рис. 1). Деякі програми, які виграють від постійної інтенсивності в певній області, включають обробку напівпровідникових пластин, нелінійне перетворення частоти на високих рівнях потужності та обробку матеріалів. Промені з плоскою вершиною зазвичай дають більш точні та передбачувані результати, такі як більш чіткі розрізи та гостріші краї, ніж промені Гауса, але вони мають додаткову складність системи та вартість.

Малюнок 1: Гаусові пучки витрачають енергію як на надлишкову енергію, що перевищує порогове значення, необхідне для застосування, так і на енергію, нижчу за порогове значення в зовнішніх частинах гаусового променя. Циліндр/плоска верхня балка є більш ефективною, оскільки вони перевищують порогове значення, мінімізуючи марну енергію.

 

 

Гаусові пучки
Високоякісні одномодові лазери створюють гаусівський розподіл випромінювання низького порядку, режим TEM00. Гаусівський промінь із такою ж середньою оптичною потужністю, як і лазерний промінь циліндр/плоска вершина, має вдвічі більшу пікову щільність енергії, ніж промінь лазера циліндр/плоска вершина (рис. 2). Гаусів пучок залишається постійним при перетворенні; отже, коли промінь поширюється через систему, профіль променя залишається гаусовим, навіть якщо розмір променя змінюється. Це відбувається тому, що перетворення Фур’є функції Гауса є іншою функцією Гауса. Світло зазнає перетворення Фур’є, поширюючись у нескінченність або фокусуючись через ідеальну лінзу. Щоб дізнатися більше про лазерні режими, такі як TEM00, відвідайте нашу примітку щодо застосування режиму лазерного резонатора.

Малюнок 2: Гауссовий промінь і промені з плоскою вершиною при однаковій оптичній силі, що показує, що пікова інтенсивність променю Гаусса вдвічі перевищує інтенсивність променю з плоскою вершиною.

Лазери Гауса є більш поширеними та економічно ефективними, ніж інші лазери, але вони мають кілька недоліків, таких як їхні «крила» або області низької інтенсивності, що простягаються від придатного для використання центру променя. Якщо інтенсивність крил гаусового пучка нижча за порогове значення, необхідне для застосування, це зазвичай призводить до марної витрати енергії (рис. 1). Вони також завдають шкоди навколишньому простору та розширюють зону теплового впливу, що може бути шкідливим для таких застосувань, як лазерна хірургія та точна обробка матеріалів. Вирізання або формування тонких деталей за допомогою пучка Гауса призводить до меншої точності, ніж за допомогою балки з циліндром/плоскою вершиною через більшу зону теплового впливу променя, що робить балки з циліндром/плоскою вершиною кращим вибором для таких застосувань.

 

 

Top Hat/Flat Top Beams

Один із способів оцінити, наскільки реальна балка близька до ідеальної плоскої верхньої балки, це коефіцієнт площинності (F_η). Це визначається шляхом ділення середнього значення освітлення на максимальне значення освітлення, як описано.

 

Fη=Середнє освітлення / Максимальне освітлення

 

Відсутність крил і крутіших переходів країв у циліндрі/плоскій верхній балці забезпечує ефективнішу передачу енергії та зменшує зону теплового впливу. Це корисно для широкого діапазону застосувань, де пріоритетом є висока точність і мінімізація пошкодження навколишнього середовища. У метрологічних додатках, таких як тестування порогу пошкодження, викликаного лазером (LIDT), рівномірний і чітко визначений профіль циліндра/плоского верхнього променя зменшує невизначеність вимірювання та статистичну дисперсію.

 

Промені циліндр/плоска верхня частина не є такими економічно ефективними, як пучки Гауса, оскільки для перетворення вихідного сигналу лазера на промінь циліндр/плоска верхня частина потрібен додатковий компонент формування променя (рис. 3). Цей компонент формування променя може бути вбудований у лазерне джерело або розміщений поза ним. Ці додаткові формувачі променя чутливі до вирівнювання xy і залежать від діаметра вхідного променя. Лазерний промінь циліндр/плоска вершина не залишається постійним під час трансформації. Таким чином, профіль променя падаючого циліндрового/плосковерхнього променя природним чином не зберігається під час поширення променя. Перетворення Фур’є функції циліндр/плоска вершина є функцією плями Ейрі, що означає, що промінь циліндр/плоска вершина з часом перетвориться на пляму Ейрі.

Малюнок 3: Анімація профілю променя, що перетворюється між розподілом Гауса та розподілом із плоскою вершиною.

 

 

Використання лазерних променів з високою/плоскою капелюхом забезпечує низку переваг для різноманітних промислових і наукових застосувань. Завдяки рівномірному розподілу енергії та здатності зменшувати теплові лінзи та розмір плями цей тип променя може допомогти підвищити точність, послідовність і ефективність багатьох різних лазерних процесів.

 

SDQY Laser - це фабрика лазерних очисних машин із технічною потужністю. У нас є професійна команда дослідників і розробників, яка надає клієнтам високоякісне високоефективне лазерне очисне обладнання, включно з 200 Вт, 300 Вт, 500 Вт циліндрами/плосковерхими балками та 100 Вт, 200 Вт, 300 Вт, 1000 Вт лазерними очисними машинами з променем Гауса. У той же час ми також можемо надати індивідуальні рішення для автоматичного лазерного очищення відповідно до потреб клієнтів, щоб задовольнити різні потреби клієнтів.

У майбутньому розвитку ми продовжуватимемо дотримуватись принципу «спочатку якість, перш за все обслуговування», постійно покращувати якість продуктів і послуг і надавати клієнтам кращі рішення для лазерного очищення. Запрошуємо клієнтів з усіх верств суспільства зв’язатися з нами та створити краще майбутнє разом!