Zašto koristiti cilindar/ravnu lasersku zraku?

Većina laserskih zraka su Gaussove, ali u nekim slučajevima može biti korisno imati ne-Gaussov profil zračenja. Simetrična raspodjela zračenja Gaussove zrake smanjuje se kako se udaljenost od središta poprečnog presjeka laserske zrake povećava. Zrake s ravnim vrhom ili cilindrom imaju konstantnu raspodjelu zračenja po presjeku laserske zrake (slika 1). Neke primjene koje imaju koristi od konstantnog intenziteta na određenom području uključuju obradu poluvodičkih pločica, nelinearnu pretvorbu frekvencije pri visokim razinama snage i obradu materijala. Grede s ravnim vrhom obično daju preciznije i predvidljivije rezultate, kao što su oštriji rezovi i oštriji rubovi, od Gaussovih greda, ali dolaze s dodatnom složenošću sustava i troškovima.

Slika 1: Gaussove zrake troše energiju kroz suvišnu energiju veću od praga potrebnog za primjenu i energiju nižu od praga u vanjskim dijelovima Gaussove zrake. Cilindrične/ravne gornje grede učinkovitije su jer premašuju prag dok minimaliziraju gubitak energije.

 

 

Gaussove grede
Jednomodni laseri visoke kvalitete proizvode Gaussovu distribuciju zračenja niskog reda, TEM00 mod. Gaussova zraka s istom prosječnom optičkom snagom kao laserska zraka cilindar/ravni vrh ima dvostruko veću vršnu gustoću energije od laserske zrake cilindar/ravni vrh (slika 2). Gaussov snop ostaje konstantan tijekom transformacije; stoga, dok se zraka širi kroz sustav, profil zrake ostaje Gaussova raspodjela čak i ako se veličina zrake promijeni. To je zato što je Fourierova transformacija Gaussove funkcije druga Gaussova funkcija. Svjetlost prolazi kroz Fourierovu transformaciju širenjem u beskonačnost ili fokusiranjem kroz savršenu leću. Da biste saznali više o laserskim načinima rada kao što je TEM00, posjetite našu bilješku o aplikaciji načina rada laserskog rezonatora.

Slika 2: Gaussova zraka i zraka s ravnim vrhom pri istoj optičkoj snazi, pokazuje da je vršni intenzitet Gaussove zrake dvostruko veći od intenziteta snopa s ravnim vrhom.

Gaussovi laseri su češći i isplativiji od drugih lasera, ali imaju nekoliko nedostataka, kao što su njihova "krila" ili područja niskog intenziteta koja se protežu od upotrebljivog središta snopa. Ako je intenzitet krila Gaussove zrake ispod praga potrebnog za primjenu, to obično rezultira izgubljenom energijom (Slika 1). Oni također uzrokuju štetu okolnom području i proširuju zonu utjecaja topline, što može biti štetno za primjene poput laserske kirurgije i precizne obrade materijala. Rezanje ili oblikovanje finih značajki s Gaussovim snopom rezultira manjom preciznošću nego s cilindarom/ravnim vršnim snopom zbog veće zone utjecaja topline na snopu, što cilindar/ravni snop na vrhu čini boljim izborom za takve primjene.

 

 

cilindar/ravne grede

Jedan od načina za procjenu koliko je stvarna greda blizu idealne grede s ravnim vrhom je pomoću faktora ravnosti (F_η). To se određuje dijeljenjem prosječne vrijednosti zračenja s maksimalnom vrijednošću zračenja kako je opisano.

 

Fη=Prosječno zračenje / maksimalno zračenje

 

Odsutnost krila i strmijih prijelaza rubova u cilindar/ravnim gornjim gredama omogućuje učinkovitiji prijenos energije i smanjenu zonu utjecaja topline. Ovo je korisno za širok raspon primjena gdje su visoka točnost i smanjenje štete na okolnom području prioritet. U mjeriteljskim primjenama kao što je ispitivanje praga oštećenja izazvanog laserom (LIDT), ujednačen i dobro definiran profil cilindara/ravne gornje grede smanjuje mjernu nesigurnost i statističku varijancu.

 

Zrake s cilindarom/ravnim vrhom nisu isplative kao Gaussove zrake jer je potrebna dodatna komponenta za oblikovanje snopa za pretvaranje laserskog izlaza u snop s cilindarom/ravnim vrhom (Slika 3). Ova komponenta za oblikovanje snopa može se ugraditi u laserski izvor ili postaviti izvan lasera. Ovi dodatni oblikovalci snopa osjetljivi su na xy poravnanje i ovise o promjeru ulaznog snopa. Laserska zraka cilindar/ravni vrh ne ostaje konstantna tijekom transformacije. Stoga, profil snopa upadnog cilindara/ravnog vrha snopa nije prirodno očuvan dok se snop širi. Fourierova transformacija funkcije cilindar/ravni vrh je funkcija Airyjeve točke, što znači da će cilindar/ravni greda na kraju evoluirati u Airyjevu točku.

Slika 3: Animacija profila grede koja se pretvara između Gaussove distribucije i distribucije ravnog vrha.

 

 

Korištenje laserskih zraka visokog i ravnog šešira nudi niz prednosti za razne industrijske i znanstvene primjene. Sa svojom ravnomjernom raspodjelom energije i sposobnošću smanjenja toplinske leće i veličine točke, ova vrsta zrake može pomoći u poboljšanju preciznosti, dosljednosti i učinkovitosti mnogih različitih laserskih procesa.

 

SDQY Laser je tvornica strojeva za lasersko čišćenje s tehničkom snagom. Imamo profesionalni tim za istraživanje i razvoj koji kupcima pruža visokokvalitetnu opremu za lasersko čišćenje visokih performansi, uključujući strojeve za lasersko čišćenje s cilindrom/ravnim vrhom od 200 W, 300 W, 500 W i strojeve za lasersko čišćenje s Gaussovim snopom od 100 W, 200 W, 300 W i 1000 W. U isto vrijeme, također možemo ponuditi prilagođena rješenja za automatsko lasersko čišćenje prema potrebama kupaca kako bismo zadovoljili različite potrebe kupaca.

U budućem razvoju nastavit ćemo se pridržavati načela "prvo kvaliteta, prvo servis", kontinuirano poboljšavati kvalitetu proizvoda i usluga te kupcima pružati bolja rješenja za lasersko čišćenje. Dobrodošli kupci iz svih sfera života da nas kontaktirate i zajedno stvorimo bolju budućnost!