Защо да използвате цилиндър/лазерен лъч с плосък връх?

Повечето лазерни лъчи са гаусови, но в някои случаи може да е от полза да имате негаусов профил на излъчване. Симетричното разпределение на излъчване на Гаусов лъч намалява с увеличаване на разстоянието от центъра на напречното сечение на лазерния лъч. Лъчите с плосък връх или цилиндър имат постоянно разпределение на излъчването в напречното сечение на лазерния лъч (Фигура 1). Някои приложения, които се възползват от постоянен интензитет в дадена област, включват обработка на полупроводникови пластини, нелинейно честотно преобразуване при високи нива на мощност и обработка на материали. Греди с плосък връх обикновено дават по-точни и предсказуеми резултати, като по-ясни срезове и по-остри ръбове, отколкото гаусовите лъчи, но те идват с допълнителна сложност на системата и цена.

Фигура 1: Гаусовите лъчи губят енергия чрез излишна енергия, по-висока от прага, необходим за приложението, и енергия, по-ниска от прага във външните части на гаусовия лъч. Цилиндрите/плоските горни греди са по-ефективни, тъй като надхвърлят прага, като същевременно минимизират загубата на енергия.

 

 

Гаусови лъчи
Висококачествените едномодови лазери произвеждат гаусово разпределение на излъчване от нисък порядък, режимът TEM{3}}. Гаусов лъч със същата средна оптична мощност като цилиндър/лазерен лъч с плосък връх има два пъти по-голяма пикова енергийна плътност от лазерен лъч с цилиндър/плосък връх (фигура 2). Гаусовият лъч остава постоянен при трансформация; следователно, докато лъчът се разпространява през системата, профилът на лъча остава гаусово разпределен, дори ако размерът на лъча се промени. Това е така, защото преобразуването на Фурие на функция на Гаус е друга функция на Гаус. Светлината претърпява трансформация на Фурие чрез разпространение до безкрайност или чрез фокусиране през перфектна леща. За да научите повече за лазерните режими като TEM00, посетете нашата бележка за прилагане на режим на лазерен резонатор.

Фигура 2: Гаусов лъч и лъч с плосък връх при една и съща оптична мощност, показваща, че пиковият интензитет на лъча на Гаус е два пъти по-голям от този на лъча с плосък връх.

Гаусовите лазери са по-често срещани и рентабилни от другите лазери, но имат няколко недостатъка, като например техните "крила" или области с ниска интензивност, простиращи се от използваемия център на лъча. Ако интензитетът на крилата на Гаусов лъч е под прага, необходим за приложението, това обикновено води до загуба на енергия (Фигура 1). Те също така причиняват щети на околната среда и разширяват зоната, засегната от топлината, което може да бъде пагубно за приложения като лазерна хирургия и прецизна обработка на материали. Рязането или оформянето на фини елементи с гаусови лъчи води до по-малка прецизност, отколкото с цилиндър/плоска горна греда, поради по-голямата зона на топлинно влияние на лъча, което прави цилиндър/плоска горна греда по-добър избор за такива приложения.

 

 

цилиндрова шапка/плоски горни греди

Един от начините да се оцени колко близо е реалната греда до идеалната плоска горна греда е чрез коефициента на плоскост (F_η). Това се определя чрез разделяне на средната стойност на излъчване на максималната стойност на излъчване, както е описано.

 

Fη=Средно излъчване / Максимално излъчване

 

Липсата на крила и по-стръмни преходи на ръбовете в цилиндър/плоски горни греди позволява по-ефективен трансфер на енергия и намалена зона, засегната от топлината. Това е от полза за широк спектър от приложения, където високата точност и минимизирането на щетите на околната среда са приоритет. В метрологични приложения като тестване на праг на увреждане, предизвикан от лазер (LIDT), равномерният и добре дефиниран профил на цилиндър/плоска горна греда намалява несигурността на измерването и статистическата дисперсия.

 

Цилиндри/плоски горни лъчи не са толкова рентабилни като Гаусовите лъчи, тъй като е необходим допълнителен компонент за оформяне на лъча, за да преобразува лазерния изход в цилиндър/плосък горен лъч (Фигура 3). Този компонент за оформяне на лъча може да бъде вграден в лазерния източник или поставен извън лазера. Тези допълнителни формиратели на лъч са чувствителни към xy подравняване и зависят от диаметъра на входния лъч. Цилиндърът/лазерният лъч с плосък връх не остава постоянен при трансформация. Следователно профилът на лъча на падащия цилиндър/плосък лъч не се запазва естествено, докато лъчът се разпространява. Трансформацията на Фурие на функцията цилиндър/плосък връх е функция на Airy spot, което означава, че цилиндър/плосък връх лъч в крайна сметка ще се развие в Airy петно.

Фигура 3: Анимация на профил на лъч, преобразуващ между разпределение на Гаус и разпределение с плосък връх.

 

 

Използването на лазерни лъчи с висока/плоска шапка предлага набор от предимства за различни индустриални и научни приложения. Със своето равномерно разпределение на енергията и способността да намалява термичните лещи и размера на петна, този тип лъч може да помогне за подобряване на прецизността, последователността и ефективността на много различни лазерни процеси.

 

SDQY Laser е фабрика за машини за лазерно почистване с техническа сила. Разполагаме с професионален екип за научноизследователска и развойна дейност, за да предоставим на клиентите висококачествено, високоефективно лазерно почистващо оборудване, включително 200w, 300w, 500w цилиндри/плоски греди и 100w 200w 300w 1000w машини за лазерно почистване с Гаусов лъч. В същото време можем също така да предоставим персонализирани решения за автоматично лазерно почистване според нуждите на клиента, за да отговорим на различните нужди на клиентите.

В бъдещото развитие ще продължим да спазваме принципа „първо качество, първо обслужване“, непрекъснато да подобряваме качеството на продуктите и услугите и да предоставяме на клиентите по-добри решения за лазерно почистване. Добре дошли клиенти от всички сфери на живота да се свържат с нас и да създадем по-добро бъдеще заедно!