เหตุใดจึงต้องใช้ลำแสงเลเซอร์แบบหมวกทรงสูง/ทรงแบน

ลำแสงเลเซอร์ส่วนใหญ่เป็นแบบเกาส์เซียน แต่ในบางกรณี การมีโปรไฟล์การฉายรังสีที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียนอาจเป็นประโยชน์ การกระจายรังสีแบบสมมาตรของลำแสงเกาส์เซียนจะลดลงเมื่อระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของหน้าตัดลำแสงเลเซอร์เพิ่มขึ้น ลำแสงแบบ Flat-top หรือ Top-Hat มีการกระจายรังสีคงที่ตลอดภาคตัดขวางของลำแสงเลเซอร์ (รูปที่ 1) การใช้งานบางอย่างที่ได้รับประโยชน์จากความเข้มคงที่ในพื้นที่ที่กำหนด ได้แก่ การประมวลผลเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ การแปลงความถี่แบบไม่เชิงเส้นที่ระดับพลังงานสูง และการประมวลผลวัสดุ โดยทั่วไปแล้วลำแสงแบบ Flat-top จะให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำและคาดเดาได้มากกว่า เช่น การตัดที่คมชัดกว่าและขอบที่คมชัดกว่าคานแบบ Gaussian แต่ก็มาพร้อมกับความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายของระบบเพิ่มเติม

รูปที่ 1: คาน Gaussian สูญเสียพลังงานผ่านพลังงานฟุ่มเฟือยทั้งสองที่สูงกว่าเกณฑ์ที่จำเป็นสำหรับการใช้งานและพลังงานที่ต่ำกว่าเกณฑ์ในส่วนด้านนอกของลำแสงเกาส์เซียน คานทรงสูง/คานทรงแบนมีประสิทธิภาพมากกว่าโดยให้น้ำหนักเกินเกณฑ์ในขณะที่ลดการสูญเสียพลังงานให้เหลือน้อยที่สุด

 

 

คานเสียน
เลเซอร์โหมดเดียวคุณภาพสูงสร้างการกระจายรังสีเกาส์เซียนแบบลำดับต่ำ โหมด TEM00 ลำแสงแบบเกาส์เซียนที่มีกำลังแสงเฉลี่ยเท่ากันกับลำแสงเลเซอร์ทรงสูง/ทรงหมวกด้านบนมีความหนาแน่นของพลังงานสูงสุดสองเท่าของลำแสงเลเซอร์ทรงทรงหมวก/ทรงหมวกทรงสูง (รูปที่ 2) ลำแสงเกาส์เซียนคงที่ภายใต้การเปลี่ยนแปลง ดังนั้น เมื่อลำแสงแพร่กระจายผ่านระบบ โปรไฟล์ลำแสงจะยังคงกระจายแบบเกาส์เซียน แม้ว่าขนาดลำแสงจะเปลี่ยนไปก็ตาม นี่เป็นเพราะการแปลงฟูเรียร์ของฟังก์ชันเกาส์เซียนเป็นฟังก์ชันเกาส์เซียนอีกแบบหนึ่ง แสงผ่านการแปลงฟูเรียร์โดยการแพร่กระจายไปยังระยะอนันต์หรือโดยการโฟกัสผ่านเลนส์ที่สมบูรณ์แบบ หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโหมดเลเซอร์ เช่น TEM00 โปรดไปที่บันทึกการใช้งานโหมดเลเซอร์เรโซเนเตอร์

รูปที่ 2: คาน Gaussian และ Flat Top ที่กำลังแสงเท่ากัน แสดงความเข้มสูงสุดของลำแสง Gaussian เป็นสองเท่าของลำแสง Flat Top

เลเซอร์ Gaussian นั้นพบได้ทั่วไปและคุ้มค่ากว่าเลเซอร์อื่นๆ แต่ก็มีข้อเสียหลายประการ เช่น "ปีก" หรือบริเวณที่มีความเข้มต่ำซึ่งยื่นออกมาจากศูนย์กลางของลำแสงที่ใช้งานได้ หากความเข้มของปีกของคาน Gaussian ต่ำกว่าเกณฑ์ที่จำเป็นสำหรับการใช้งาน ซึ่งมักจะส่งผลให้สูญเสียพลังงาน (รูปที่ 1) นอกจากนี้ยังสร้างความเสียหายให้กับบริเวณโดยรอบและขยายโซนที่ได้รับความร้อน ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อการใช้งาน เช่น การผ่าตัดด้วยเลเซอร์และการประมวลผลวัสดุที่มีความแม่นยำ การตัดหรือการปรับรูปร่างคุณสมบัติที่ดีด้วยลำแสงแบบเกาส์เซียนทำให้มีความแม่นยำน้อยกว่าแบบหมวกทรงสูง/คานทรงแบน เนื่องจากโซนรับความร้อนที่ใหญ่กว่าของคาน ทำให้ทรงหมวก/คานทรงแบนเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับการใช้งานดังกล่าว

 

 

หมวก / คานแบนด้านบน

วิธีหนึ่งในการประเมินว่าลำแสงจริงอยู่ใกล้ลำแสงด้านบนแบนราบในอุดมคติเพียงใดโดยพิจารณาจากปัจจัยความเรียบ (F_η). กำหนดโดยการหารค่าการฉายรังสีเฉลี่ยด้วยค่าการฉายรังสีสูงสุดตามที่อธิบายไว้

 

Fη=การฉายรังสีเฉลี่ย / การฉายรังสีสูงสุด

 

การไม่มีปีกและการเปลี่ยนขอบที่ชันขึ้นในหมวกด้านบน/คานด้านบนแบบเรียบช่วยให้การถ่ายเทพลังงานมีประสิทธิภาพมากขึ้นและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนลดลง ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย โดยให้ความสำคัญกับความแม่นยำสูงและลดความเสียหายต่อพื้นที่โดยรอบให้น้อยที่สุด ในการใช้งานด้านมาตรวิทยา เช่น การทดสอบเกณฑ์ความเสียหายที่เกิดจากเลเซอร์ (LIDT) โปรไฟล์ที่สม่ำเสมอและชัดเจนของท็อปแฮท/ลำแสงด้านบนแบนราบช่วยลดความไม่แน่นอนของการวัดและความแปรปรวนทางสถิติ

 

ท็อปแฮท/ลำแสงด้านบนแบนไม่คุ้มค่าเท่ากับคานแบบเกาส์เซียน เนื่องจากจำเป็นต้องมีส่วนประกอบการปรับรูปร่างของลำแสงเพิ่มเติมเพื่อแปลงเอาต์พุตเลเซอร์เป็นท็อปแฮท/ลำแสงด้านบนแบบแบน (รูปที่ 3) ส่วนประกอบการปรับลำแสงนี้สามารถติดตั้งในแหล่งกำเนิดเลเซอร์หรือวางไว้นอกเลเซอร์ ตัวปรับรูปร่างลำแสงเพิ่มเติมเหล่านี้ไวต่อการจัดแนว xy และขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงอินพุต ลำแสงเลเซอร์ด้านบนหมวก/หลังคาทรงแบนไม่คงที่ภายใต้การเปลี่ยนแปลง ดังนั้น โปรไฟล์ลำแสงของคานบนสุด/แฟลตท็อปของเหตุการณ์จึงไม่คงสภาพตามธรรมชาติในขณะที่ลำแสงแพร่กระจาย การแปลงฟูริเยร์ของฟังก์ชันหมวกด้านบน/หลังคาแบนเป็นฟังก์ชันจุดโปร่ง ซึ่งหมายความว่าในที่สุด หลังคาด้านบน/คานแบนราบจะพัฒนาเป็นจุดโปร่ง

รูปที่ 3: ภาพเคลื่อนไหวของโปรไฟล์ลำแสงที่แปลงระหว่างการแจกแจงแบบเกาส์เซียนและการแจกแจงแบบแฟลตท็อป

 

 

การใช้ลำแสงเลเซอร์แบบไฮแฮท/แฟลตแฮทมีประโยชน์มากมายสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมและวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย ด้วยการกระจายพลังงานที่สม่ำเสมอและความสามารถในการลดเลนส์ความร้อนและขนาดเฉพาะจุด ลำแสงประเภทนี้สามารถช่วยปรับปรุงความแม่นยำ ความสม่ำเสมอ และประสิทธิภาพของกระบวนการเลเซอร์ต่างๆ

 

SDQY Laser เป็นโรงงานผลิตเครื่องทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ที่มีความเชี่ยวชาญด้านเทคนิค เรามีทีมงาน R&D มืออาชีพเพื่อให้บริการลูกค้าด้วยอุปกรณ์ทำความสะอาดด้วยเลเซอร์คุณภาพสูงและประสิทธิภาพสูง ได้แก่ 200w, 300w, 500w top-hat/flat-top beams และ 100w 200w 300w 1000w Gaussian beam laser cleaning machines. ในขณะเดียวกัน เรายังสามารถจัดหาโซลูชันการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์อัตโนมัติตามความต้องการของลูกค้าเพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกันของลูกค้า

ในการพัฒนาในอนาคต เราจะยังคงรักษาหลักการ "คุณภาพมาก่อน บริการต้องมาก่อน" ปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์และบริการอย่างต่อเนื่อง และให้บริการลูกค้าด้วยโซลูชั่นการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ที่ดีขึ้น ยินดีต้อนรับลูกค้าจากทุกสาขาอาชีพเพื่อติดต่อเราและสร้างอนาคตที่ดีกว่าร่วมกัน!