De ce să folosiți un fascicul laser cu top hat/flat?

Majoritatea fasciculelor laser sunt gaussiene, dar în unele cazuri poate fi benefic să existe un profil de iradiere non-Gauss. Distribuția simetrică de iradiere a unui fascicul gaussian scade pe măsură ce distanța de la centrul secțiunii transversale a fasciculului laser crește. Fasciculele plate sau top-hat au o distribuție constantă a iradierii pe secțiunea transversală a fasciculului laser (Figura 1). Unele aplicații care beneficiază de intensitate constantă pe o anumită zonă includ procesarea plachetelor semiconductoare, conversia neliniară a frecvenței la niveluri mari de putere și prelucrarea materialelor. Grinzile cu vârf plat produc de obicei rezultate mai precise și mai previzibile, cum ar fi tăieturi mai clare și margini mai ascuțite, decât grinzile gaussiene, dar vin cu complexitate și costuri suplimentare ale sistemului.

Figura 1: Fasciculele gaussiene irosesc energie atât prin energie superfluă mai mare decât pragul necesar pentru aplicare, cât și prin energie mai mică decât pragul din porțiunile exterioare ale fasciculului gaussian. Grinzile superioare plate sunt mai eficiente prin faptul că depășesc pragul, reducând în același timp energia risipită.

 

 

fascicule gaussiene
Laserele monomod de înaltă calitate produc o distribuție de iradiere gaussiană de ordin scăzut, modul TEM00. Un fascicul gaussian cu aceeași putere optică medie ca un fascicul laser tip hat/flat top are densitatea maximă de energie de două ori mai mare decât un fascicul laser top hat/flat top (figura 2). Fasciculul gaussian rămâne constant la transformare; prin urmare, pe măsură ce fasciculul se propagă prin sistem, profilul fasciculului rămâne distribuit gaussian chiar dacă dimensiunea fasciculului se modifică. Acest lucru se datorează faptului că transformata Fourier a unei funcții gaussiene este o altă funcție gaussiană. Lumina suferă o transformare Fourier prin propagarea la infinit sau prin focalizare printr-o lentilă perfectă. Pentru a afla mai multe despre modurile laser, cum ar fi TEM00, vizitați nota noastră privind aplicația pentru modul rezonator laser.

Figura 2: fascicul Gaussian și cel plat la aceeași putere optică, care arată că intensitatea maximă a fasciculului Gaussian este dublă față de fasciculul superior plat.

Laserele gaussiene sunt mai comune și mai rentabile decât alte lasere, dar au mai multe dezavantaje, cum ar fi „aripile” lor sau regiunile de intensitate scăzută care se extind din centrul utilizabil al fasciculului. Dacă intensitatea aripilor unui fascicul gaussian este sub pragul necesar pentru aplicare, aceasta duce de obicei la energie irosită (Figura 1). De asemenea, provoacă daune zonei înconjurătoare și extind zona afectată de căldură, ceea ce poate fi dăunător aplicațiilor precum chirurgia cu laser și prelucrarea de precizie a materialelor. Tăierea sau modelarea trăsăturilor fine cu un fascicul Gaussian are ca rezultat o precizie mai mică decât în ​​cazul unui fascicul superior plat, datorită zonei mai mari afectate de căldură a fasciculului, ceea ce face ca grinzile superioare/plane să fie o alegere mai bună pentru astfel de aplicații.

 

 

Top Hat/Flat Top Beams

O modalitate de a evalua cât de aproape este un fascicul real de un fascicul superior plat ideal este prin factorul de planeitate (F_η). Aceasta este determinată prin împărțirea valorii de iradiere medie la valoarea de iradiere maximă așa cum este descris.

 

Fη=Iradianta medie/Iradianta maximă

 

Absența aripilor și a tranzițiilor de margine mai abrupte în grinzile superioare de tip hat/plate permite un transfer mai eficient de energie și o zonă afectată de căldură redusă. Acest lucru este benefic pentru o gamă largă de aplicații în care precizia ridicată și reducerea la minimum a daunelor în zona înconjurătoare este o prioritate. În aplicațiile de metrologie, cum ar fi testarea pragului de deteriorare indusă de laser (LIDT), profilul uniform și bine definit al unui fascicul superior plat reduce incertitudinea de măsurare și varianța statistică.

 

Fasciculele top hat/plate nu sunt la fel de rentabile ca fasciculele gaussiene, deoarece este necesară o componentă suplimentară de modelare a fasciculului pentru a converti ieșirea laser într-o top hat/fascicul superior plat (Figura 3). Această componentă de modelare a fasciculului poate fi încorporată în sursa laser sau plasată în afara laserului. Aceste modele suplimentare de fascicul sunt sensibile la alinierea xy și depind de diametrul fasciculului de intrare. Raza laser de top hat/flat top nu rămâne constantă în timpul transformării. Prin urmare, profilul fasciculului al fasciculului incident/grinda superioară plată nu este păstrat în mod natural pe măsură ce fasciculul se propagă. Transformarea Fourier a funcției top hat/flat top este o funcție Airy spot, ceea ce înseamnă că top hat/flat top beam va evolua în cele din urmă într-un punct Airy.

Figura 3: Animația unui profil de fascicul care se convertește între o distribuție Gaussiană și o distribuție superioară plată.

 

 

Utilizarea fasciculelor laser high-hat/flat-hat oferă o serie de beneficii pentru o varietate de aplicații industriale și științifice. Cu distribuția sa uniformă a energiei și capacitatea de a reduce dimensiunea lentilelor termice și a spotului, acest tip de fascicul poate ajuta la îmbunătățirea preciziei, consistenței și eficacității multor procese laser diferite.

 

SDQY Laser este o fabrică de mașini de curățat cu laser cu putere tehnică. Avem o echipă profesionistă de cercetare și dezvoltare pentru a oferi clienților echipamente de curățare cu laser de înaltă calitate, de înaltă performanță, inclusiv mașini de curățare cu laser cu fascicul gaussian de 200w, 300w, 500w top-hat/flat-top și 100w 200w 300w 1000w. În același timp, putem oferi și soluții personalizate de curățare automată cu laser, în funcție de nevoile clienților, pentru a satisface diferitele nevoi ale clienților.

În dezvoltarea viitoare, vom continua să susținem principiul „calitate în primul rând, serviciul întâi”, îmbunătățim continuu calitatea produselor și serviciilor și vom oferi clienților soluții mai bune de curățare cu laser. Bun venit clienți din toate categoriile sociale pentru a ne contacta și a crea împreună un viitor mai bun!