Miksi käyttää silinterihattua/tasaista lasersädettä?

Useimmat lasersäteet ovat Gaussin säteitä, mutta joissakin tapauksissa voi olla hyödyllistä käyttää ei-Gaussin säteilyprofiilia. Gaussin säteen symmetrinen irradianssijakauma pienenee, kun etäisyys lasersäteen poikkileikkauksen keskustasta kasvaa. Tasaisilla tai silkkisäteillä on vakio säteilyn jakautuminen lasersäteen poikkileikkauksessa (kuva 1). Joitakin sovelluksia, jotka hyötyvät jatkuvasta intensiteetistä tietyllä alueella, ovat puolijohdekiekkojen käsittely, epälineaarinen taajuusmuunnos suurilla tehotasoilla ja materiaalien käsittely. Litteät palkit tuottavat tyypillisesti tarkempia ja ennustettavampia tuloksia, kuten terävämpiä leikkauksia ja terävämpiä reunoja, kuin Gaussin palkit, mutta ne lisäävät järjestelmän monimutkaisuutta ja kustannuksia.

Kuva 1: Gauss-säteet tuhlaavat energiaa sekä ylimääräisellä energialla, joka on korkeampi kuin sovelluksessa vaadittu kynnysarvo, että energialla, joka on pienempi kuin kynnys Gaussin säteen ulko-osissa. Tophat/litteät kattopalkit ovat tehokkaampia, koska ne ylittävät kynnyksen ja minimoivat hukkaan menevän energian.

 

 

Gaussin säteet
Laadukkaat yksimuotolaserit tuottavat matalan kertaluvun Gaussin säteilytehojakauman, TEM00-moodin. Gaussin säteen, jolla on sama keskimääräinen optinen teho kuin silinteri/tasapäälasersäteellä, on kaksinkertainen huippuenergiatiheys silinteri/tasapäälasersäteen (kuva 2). Gaussin säde pysyy vakiona muunnoksen aikana; siksi, kun säde etenee järjestelmän läpi, säteen profiili pysyy Gaussin jakautuneena, vaikka säteen koko muuttuisi. Tämä johtuu siitä, että Gaussin funktion Fourier-muunnos on toinen Gaussin funktio. Valo käy läpi Fourier-muunnoksen etenemällä äärettömyyteen tai tarkentamalla täydellisen linssin läpi. Lisätietoja lasertiloista, kuten TEM{5}}, on laserresonaattoritilan sovellushuomautuksessa.

Kuva 2: Gauss-säde ja tasainen yläsäde samalla optisella teholla osoittaen, että Gaussin säteen huippuintensiteetti on kaksinkertainen litteän yläpalkin intensiteettiin verrattuna.

Gaussin laserit ovat yleisempiä ja kustannustehokkaampia kuin muut laserit, mutta niillä on useita haittoja, kuten niiden "siivet" tai matalan intensiteetin alueet, jotka ulottuvat säteen käyttökelpoisesta keskustasta. Jos Gaussin säteen siipien intensiteetti on alle sovellukselle vaaditun kynnyksen, seurauksena on yleensä energian hukkaa (kuva 1). Ne vaurioittavat myös ympäröivää aluetta ja laajentavat lämmön vaikutusaluetta, mikä voi olla haitallista sovelluksissa, kuten laserkirurgiassa ja tarkkuusmateriaalien käsittelyssä. Hienojen piirteiden leikkaaminen tai muotoilu Gauss-palkilla johtaa vähemmän tarkkuuteen kuin silinteri/litteä yläpalkki palkin suuremman lämpövaikutusalueen vuoksi, joten silinteri/litteät palkit ovat parempi valinta tällaisiin sovelluksiin.

 

 

Top Hat / Flat Top Beams

Yksi tapa arvioida, kuinka lähellä todellinen palkki on ihanteellista tasaista yläpalkkia, on tasaisuustekijä (F_η). Tämä määritetään jakamalla keskimääräinen irradianssin arvo suurimmalla irradianssin arvolla kuvatulla tavalla.

 

Fη=Keskimääräinen irradianssi / Maksimiirradianssi

 

Siipien puuttuminen ja jyrkemmät reunasiirtymät silinterihattuissa / litteissä yläpalkeissa mahdollistavat tehokkaamman energiansiirron ja vähentävät lämpövaikutusaluetta. Tästä on hyötyä monenlaisissa sovelluksissa, joissa korkea tarkkuus ja ympäristön vahingoittumisen minimoiminen ovat etusijalla. Metrologisissa sovelluksissa, kuten laserin aiheuttaman vaurion kynnystestauksessa (LIDT), silinterin/litteän yläpalkin yhtenäinen ja hyvin määritelty profiili vähentää mittauksen epävarmuutta ja tilastollista varianssia.

 

Silinteri/litteät yläsäteet eivät ole yhtä kustannustehokkaita kuin Gaussin säteet, koska tarvitaan ylimääräinen säteen muotoilukomponentti laserlähdön muuntamiseksi silinteri/tasaiseksi säteeksi (kuva 3). Tämä säteen muotoilukomponentti voidaan rakentaa laserlähteeseen tai sijoittaa laserin ulkopuolelle. Nämä lisäsäteen muotoilijat ovat herkkiä xy-kohdistukselle ja riippuvat tulopalkin halkaisijasta. Silinteri/tasainen lasersäde ei pysy vakiona muunnoksen aikana. Siksi tulevan silinterin/litteän yläpalkin palkkiprofiili ei luonnollisesti säily säteen edetessä. Silinteri/litteä toppi -toiminnon Fourier-muunnos on Airy spot -toiminto, mikä tarkoittaa, että silinteri/litteä yläpalkki kehittyy lopulta ilmavaksi spotiksi.

Kuva 3: Animaatio palkkiprofiilista, joka muuntaa Gaussin jakauman ja tasaisen yläjakauman välillä.

 

 

High-hat/flat-hat lasersäteiden käyttö tarjoaa joukon etuja erilaisiin teollisiin ja tieteellisiin sovelluksiin. Tasaisen energian jakautumisen ja kykynsä pienentää lämpölinssien ja pisteen kokoa ansiosta tämän tyyppinen säde voi auttaa parantamaan monien erilaisten laserprosessien tarkkuutta, yhdenmukaisuutta ja tehokkuutta.

 

SDQY Laser on laserpuhdistuskonetehdas, jolla on tekninen vahvuus. Meillä on ammattitaitoinen T&K-tiimi, joka tarjoaa asiakkailleen korkealaatuisia ja tehokkaita laserpuhdistuslaitteita, mukaan lukien 200w, 300w, 500w silppurit/tasaiset palkit ja 100w 200w 300w 1000w Gaussian-säde laserpuhdistuskoneet. Samalla voimme tarjota myös räätälöityjä automaattisia laserpuhdistusratkaisuja asiakkaiden tarpeiden mukaan vastaamaan asiakkaiden erilaisiin tarpeisiin.

Tulevaisuudessa jatkamme periaatteen "laatu ensimmäinen, palvelu etusija" noudattamista, tuotteiden ja palveluiden laadun jatkuvaa parantamista ja parempien laserpuhdistusratkaisujen tarjoamista asiakkaille. Tervetuloa asiakkaat kaikilta elämänaloilta ottamaan meihin yhteyttä ja luomaan parempaa tulevaisuutta yhdessä!