لماذا استخدم قبعة عالية / شعاع ليزر ذو قمة مسطحة؟

معظم أشعة الليزر هي أشعة غوسية ، ولكن في بعض الحالات قد يكون من المفيد الحصول على ملف تعريف إشعاع غير غاوسي. يتناقص توزيع الإشعاع المتماثل لحزمة غاوس مع زيادة المسافة من مركز المقطع العرضي لشعاع الليزر. الحزم المسطحة أو العلوية لها توزيع إشعاع ثابت عبر المقطع العرضي لشعاع الليزر (الشكل 1). تتضمن بعض التطبيقات التي تستفيد من الكثافة الثابتة على منطقة معينة معالجة رقائق أشباه الموصلات ، وتحويل التردد غير الخطي عند مستويات طاقة عالية ، ومعالجة المواد. تنتج الحزم المسطحة عادةً نتائج أكثر دقة ويمكن التنبؤ بها ، مثل القطع الأكثر وضوحًا والحواف الأكثر حدة ، من الحزم الغاوسية ، ولكنها تأتي مع تعقيد وتكلفة إضافية للنظام.

الشكل 1: تهدر الحزم الغوسية الطاقة من خلال كل من الطاقة الزائدة عن الحاجة أعلى من العتبة المطلوبة للتطبيق والطاقة أقل من العتبة في الأجزاء الخارجية للحزمة الغاوسية. تعتبر القبعة العلوية / العوارض العلوية المسطحة أكثر كفاءة من حيث أنها تتجاوز العتبة مع تقليل الطاقة المهدرة.

 

 

عوارض غاوسية
ينتج الليزر أحادي الوضع عالي الجودة توزيع إشعاع غاوسي منخفض الترتيب ، وضع TEM 00. شعاع غاوسي بنفس متوسط ​​الطاقة الضوئية مثل شعاع الليزر ذو القبعة العلوية / السطح المسطح له ضعف كثافة الطاقة القصوى لشعاع الليزر ذو القبعة العلوية / القمة المسطحة (الشكل 2). تظل الحزمة الغوسية ثابتة تحت التحول ؛ لذلك ، عندما تنتشر الحزمة عبر النظام ، يظل المظهر الجانبي للحزمة موزعاً غاوسيًا حتى لو تغير حجم الحزمة. هذا لأن تحويل فورييه لوظيفة جاوس هو دالة غاوسية أخرى. يخضع الضوء لتحويل فورييه بالانتشار إلى ما لا نهاية أو بالتركيز من خلال عدسة مثالية. لمعرفة المزيد حول أوضاع الليزر مثل TEM 00 ، تفضل بزيارة ملاحظة تطبيق وضع مرنان الليزر.

الشكل 2: الحزم الغوسية والمسطحة بنفس القدرة الضوئية ، والتي تُظهر شدة الذروة لحزمة غاوس هي ضعف شدة الحزمة العلوية المسطحة.

الليزر الغاوسي أكثر شيوعًا وفعالية من حيث التكلفة من أنواع الليزر الأخرى ، لكن له عيوبًا عديدة ، مثل "الأجنحة" أو المناطق منخفضة الكثافة التي تمتد من مركز الحزمة القابل للاستخدام. إذا كانت شدة أجنحة الحزمة الغوسية أقل من العتبة المطلوبة للتطبيق ، فإن هذا يؤدي عادةً إلى إهدار الطاقة (الشكل 1). كما أنها تتسبب في تلف المنطقة المحيطة وتطيل المنطقة المتأثرة بالحرارة ، مما قد يضر بتطبيقات مثل الجراحة بالليزر ومعالجة المواد الدقيقة. ينتج عن قطع أو تشكيل الميزات الدقيقة باستخدام شعاع غاوس دقة أقل من القبعة العلوية / الحزمة العلوية المسطحة نظرًا للمنطقة الأكبر المتأثرة بالحرارة للشعاع ، مما يجعل القبعة العلوية / الحزم المسطحة خيارًا أفضل لمثل هذه التطبيقات.

 

 

القبعة العلوية / الحزم المسطحة

تتمثل إحدى طرق تقييم مدى قرب شعاع حقيقي من شعاع علوي مسطح مثالي في عامل التسطيح (F_η). يتم تحديد ذلك بقسمة متوسط ​​قيمة الإشعاع على الحد الأقصى لقيمة الإشعاع كما هو موصوف.

 

= متوسط ​​الإشعاع / الحد الأقصى للإشعاع

 

يسمح غياب الأجنحة والتحولات الحادة في الحواف العلوية / العوارض العلوية المسطحة بنقل أكثر كفاءة للطاقة وتقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة. هذا مفيد لمجموعة واسعة من التطبيقات حيث تكون الدقة العالية وتقليل الضرر الذي يلحق بالمنطقة المحيطة أولوية. في تطبيقات القياس مثل اختبار عتبة الضرر الناجم عن الليزر (LIDT) ، يقلل المظهر المنتظم والمحدّد جيدًا للقبعة العلوية / الحزمة العلوية المسطحة من عدم اليقين في القياس والتباين الإحصائي.

 

القبعة العلوية / الحزم العلوية المسطحة ليست فعالة من حيث التكلفة مثل الحزم الغوسية لأن عنصر تشكيل شعاع إضافي مطلوب لتحويل إخراج الليزر إلى قبعة علوية / شعاع علوي مسطح (الشكل 3). يمكن دمج مكون تشكيل الشعاع هذا في مصدر الليزر أو وضعه خارج الليزر. إن أدوات تشكيل الحزمة الإضافية هذه حساسة لمحاذاة xy وتعتمد على قطر حزمة الإدخال. لا يظل شعاع الليزر ذو القبعة العلوية / القمة المسطحة ثابتًا تحت التحول. لذلك ، لا يتم الحفاظ على المظهر الجانبي للشعاع للقبعة العلوية الساقطة / الحزمة العلوية المسطحة بشكل طبيعي أثناء انتشار الحزمة. تحويل فورييه للقبعة العلوية / وظيفة القمة المسطحة هو وظيفة بقعة الهواء ، مما يعني أن القبعة العلوية / الحزمة العلوية المسطحة ستتطور في النهاية إلى بقعة هوائية.

الشكل 3: رسم متحرك لملف تعريف شعاع يتحول بين توزيع غاوسي وتوزيع علوي مسطح.

 

 

يوفر استخدام أشعة الليزر ذات القبعة العالية / القبعة المسطحة مجموعة من الفوائد لمجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية والعلمية. من خلال التوزيع المنتظم للطاقة والقدرة على تقليل العدسات الحرارية وحجم البقعة ، يمكن أن يساعد هذا النوع من الشعاع في تحسين الدقة والاتساق والفعالية للعديد من عمليات الليزر المختلفة.

 

SDQY Laser عبارة عن مصنع لآلات التنظيف بالليزر يتمتع بقوة تقنية. لدينا فريق بحث وتطوير محترف لتزويد العملاء بمعدات تنظيف بالليزر عالية الجودة وعالية الأداء ، بما في ذلك 200w ، 300w ، 500w القبعة العلوية / الحزم المسطحة و 100 w 200w 300w 1000w Gaussian beam Laser Cleaning. في الوقت نفسه ، يمكننا أيضًا توفير حلول تنظيف تلقائية بالليزر مخصصة وفقًا لاحتياجات العملاء لتلبية الاحتياجات المختلفة للعملاء.

في التطوير المستقبلي ، سنواصل التمسك بمبدأ "الجودة أولاً ، الخدمة أولاً" ، وتحسين جودة المنتجات والخدمات باستمرار ، وتزويد العملاء بحلول تنظيف بالليزر أفضل. نرحب بالعملاء من جميع مناحي الحياة للاتصال بنا وخلق مستقبل أفضل معًا!