平顶光的优势与检测
2021-08-15
来源:光电资讯
激光光束一般为能量非均匀的高斯光束,因此,在诸如激光加工、激光焊接、激光雕刻、激光打孔、激光核物理、生物医学工程等技术领域。
因能量非均匀分布将引起局部温度过高而影响激光与物质间的相互作用,进而限制了其应用。所以需要将高斯光束整形成能量均匀分布的平顶光束,以消除能量不均引起的不良效果。
与高斯光束相比,平顶光束可以在处理系统中产生更干净的切口和更锐利的边缘。
为了更好的帮助激光系统集成商检测、评价平顶光的光束质量,光研科技自主研发的Beamfiler光束质量分析仪软件功能再度升级,联合国内多家激光系统集成商协同开发,根据欧盟标准定义,新增可以评价品顶光光束质量的峰均比功能,可以对应实际光斑峰值与等效模拟平顶光斑高度的比值。X,Y方向上数值越接近于标准数值,光斑的均匀性越好。
图1:具有高斯光束轮廓的激光束
高斯光对于精密应用的劣势:
高斯激光轮廓有几个缺点,例如光束可用中心区域任一侧的低强度部分,称为“两翼”。这些两翼通常包含浪费的能量,因为其强度低于给定应用所需的阈值,这些应用包括材料加工、激光手术以及其他一些要求强度超过两翼强度的应用(见图2)。
图2:对于许多应用而言,平顶激光束轮廓比高斯光束轮廓能更有效地利用能量。在高斯光束轮廓中,高于应用要求的强度阈值的过剩能量,和其外部或两翼中低于阈值要求的能量,都被浪费掉了。
高斯光束的两翼也可能损伤目标区域以外的周围区域,从而扩展热影响区。这对于诸如激光手术和精密材料加工这样的应用而言,是非常不利的。
在这种情况下,要优先考虑高精度和对周围区域的损伤更小化。由于这种影响,使用高斯光束形成的特征,将不会具有特别平滑的边缘,这显然会降低系统精度。
平顶光对于精密应用的优势:
与高斯光束相比,平顶光束轮廓中没有两翼,但具有较陡的边缘过渡,因此能量传输效率更高,并且热影响区更小。
从图2中可以看出,与高斯光束相比,平顶光束的能量能够更清晰地包含在给定区域中。使用平顶光束刻蚀、焊接或切割的任何特征,都将更加准确,并且对周围区域的损伤也会减少。
平顶光束的主要优点,使得它们能让各种不同情况下的应用都受益。在激光诱导损伤阈值(LIDT)测试和其他计量系统中,定义良好且一致的平顶光束辐照度轮廓,可以将测量不确定性和统计差异更小化。平顶光束在许多荧光显微、全息和干涉测量系统中,也同样具有应用优势。
检测:
光研科技自主研发的光束质量分析仪目前功能上包含了高斯光,平顶光绝大多数检测需求。
对于定义平顶光光斑大小而言,行业主流主要关注:D%pk/μm:峰值13.5%处光束直径,FWHM/μm: 峰值50%处光束直径, D4σ/μm: 符合ISO 11146和GB/T 13739的光束宽度(联系销售,下载全产品参数)。产品上市以来一直秉承多功能,多模块,可定制,高精度的研发理念。组建高素质的研发团队,拥有光学,机械,视觉,控制,软件,算法等专业人才。已建立的知识库中包含大量对标测试和成功案例。产品的成熟度,稳定性,高精度,得到大量客户认可。