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光束整形器和聚焦型光束整形器

发布时间:2019/05/17 点击量:
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       光束整形是将入射光束的辐照度和相位,分布到所需输出目标的过程。一般来说,光束整形器通过单位放大将准直光束转变成平行输出光束;聚焦型光束整形器是由一个可以在目标平面上取得一个达到均匀的亚微米级的顶部光斑的聚焦镜构成。这个聚焦型光束整形器相对于其它的设计的优势是,用户可以灵活的的通过改变聚焦透镜就可以获得想要的光斑尺寸。此外,这种聚焦型光束整形系统,可以通过将聚焦透镜放置在光束整形系统后面,不影响顶部光斑的的任意距离,而扩展它的工作范围。能源效率也可以最大化,以避免多余的能源消耗。从而降低了制造成本,提高了生产效率。
 
       光束整形器的市场是非常有前途的,很多应用都需要一个均匀性很好的光束面。在激光加工行业,有很多应用,如标记显示技术,材料加工,通过钻孔印刷电路板(PCB)、划线、微焊接、雕刻、显微机械加工、太阳能电池技术、划片、退火工艺等,它们对工件要求良好的加工质量。此外,高能源利用效率是提高生产力的关键指标之一,同时能降低能源消耗。因此,光束整形技术为需要均匀的将能量投射到工件上的情况,提供了一个很好的解决方案。
 
       光束整形系统的主要目标是在激光微加工时最大限度地提高能源效率。因此,无损高效的光束整形系统是必要的。在无损系统中,应用能量守恒定律,它意味着理论输入光学系统的能量必须等于输出的能量。

      
输入端:
图1:典型高斯光束剖面
图1是一个单模高斯光束的辐射轮廓,,其中是峰值辐射,R是从质心的光束半径和束腰半径。由于轮廓对称,体积积分(体积A)可以通过旋转绕Y轴的面积积分而容易得到。




输出端:

Volume B = M Q2




图2:理想的顶点轮廓或矩形函数

 
图2是一个理想的,半径大小为Q的顶部焦点,和大小恒定为m辐照度。此轮廓的体积积分表示总输出的能量。由于轮廓对称,体积积分(体积B)可以通过旋转围绕Y轴的面积积分而容易得到。由于输入光学系统的能量必须等于输出能量,
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