Товар добавлен в корзину
Перейти в корзину
Разработка и поставка лазерно-оптических компонентов и оборудования.
Резидент Технопарка ИТМО
+7 (812) 612-99-82
Санкт-Петербург
+7 (964) 442-90-01
Новосибирск
+7 (964) 442-90-01
Владивосток
8 (800) 551-57-49
Звонок бесплатный по РФ
Перезвоните мне
Оставьте заявку
Ru En
0
Каталог
Применение оптических компонентов

Преобразование Гауссового профиля распределения интенсивности в плоский профиль

Описание
Компоненты

Многие оптические приборы и лазерные системы позволяют получить гауссового распределение интенсивности, хотя для решения некоторых задач может быть полезно иметь негауссовский профиль излучения. Симметричные профили энергетической освещенности гауссовых пучков уменьшаются по мере увеличения расстояния от центра поперечного сечения лазерного пучка. Лучи с плоским профилем излучения имеют постоянный профиль энергетической освещенности в поперечном сечении лазерного луча. Некоторые задачи выигрывают от постоянной интенсивности в заданной области, включая обработку полупроводниковых пластин, нелинейное преобразование частоты на высоких уровнях мощности и обработку материалов. По сравнению с гауссовыми профилями, плоский профили часто дают более точные и предсказуемые результаты, такие как более чистые срезы и более острые края, но они сопряжены с дополнительной сложностью системы и стоимостью.

Гауссово распределение интенсивности.jpg

Гауссово распределение интенсивности расходуют энергетику лазерной за счет избыточной энергии, превышающей пороговое значение, необходимое для применения, а также за счет энергии, меньшей порогового значения во внешних частях гауссова пучка. Плоский профиль интенсивности более эффективен поскольку данные профили интенсивности превышают пороговое значение при минимизации потерь энергии


Распределение интенсивности Гаусса

Высококачественные одномодовые лазеры создают гауссов профиль излучения низкого порядка, режим ТЕМ00. Лазерный луч с Гауссовым распределением интенсивности с той же средней оптической мощностью, что и лазерный луч с плоским профилем, будет иметь пиковую плотность энергии в два раза больше, чем у плоского профиля. Гауссовы пучки остаются постоянными при преобразованиях; следовательно, профиль луча по-прежнему остается гауссовым, когда луч распространяется через систему, даже если размер луча меняется. Это потому, что преобразование Фурье функции Гаусса является другой функцией Гаусса. Свет проходит через преобразование Фурье, распространяясь бесконечно далеко или фокусируясь идеальной линзой. 

Распределение интенсивности Гаусса и плоский профиль при одинаковой оптической мощности.jpg

Распределение интенсивности Гаусса и плоский профиль при одинаковой оптической мощности, показывающий, что пиковая интенсивность гауссова луча вдвое больше, чем у луча с плоской вершиной.


Лазеры с Гауссовым распределением интенсивности более распространены и экономичны, чем другие лазеры, но у них есть несколько недостатков, таких как их «крылья» или области низкой интенсивности, выходящие из пригодной для использования центральной части луча. Крылья гауссова луча часто приводят к потере энергии, если их интенсивность ниже порогового значения, необходимого для применения. Они также могут вызывать повреждение окружающих областей и увеличивать зону термического влияния, что пагубно сказывается на таких применениях, как лазерная хирургия и точная обработка материалов. Использование гауссового распределения для вырезания или придания формы мелким элементам приведет к более низкой точности, чем у профиля с плоским распределением интенсивности из-за расширенной зоны термического влияния гауссового распределения интенсивности, что делает плоский профиль распределения интенсивности лучшим вариантом для этого типа задач.

Плоское распределение интенсивности

Один из способов оценить, насколько реальный профиль интенсивности близок к идеальному с плоским профилем - это использовать коэффициент плоскостности (Fη ). Это определяется делением среднего значения энергетической освещенности на максимальное значение энергетической освещенности.

формула коэффициента плоскости.jpg

Отсутствие крыльев и более крутые переходы краев в профилях с плоским фронтом позволяют более эффективно передавать энергию, а также уменьшать зону термического влияния. Это полезно в широком диапазоне задач, где приоритетными являются высокая точность и минимизация ущерба окружающим областям. В метрологических задачах, таких как испытание порога лазерного индуцированного повреждения (LIDT), ровный и четко определенный профиль интенсивности с плоским фронтом снижает погрешность измерения и статистическую дисперсию. Равномерное освещение, обеспечиваемое плоскими фронтом, также полезно для широкого спектра задач, таких как флуоресцентная микроскопия, голография и интерферометрия. 

Плоские волной фронт не так рентабелен, как гауссово распределение интенсивности, поскольку требуется дополнительный узел формирования луча для преобразования выходной мощности лазера в плоский фронт. Этот узел формирования луча может быть встроен в лазерный источник или размещен вне лазера. Эти дополнительные узлы формирования луча чувствительны к выравниванию по осям ХУ и зависят от диаметра входного луча. Лазерные пучки с плоским фронтом также не остаются постоянными при трансформациях; следовательно, профиль луча падающего плоского фронта не сохраняется естественным образом при распространении луча. Преобразование Фурье функции с плоской вершиной - это функция диска Эйри, что означает, что луч с плоской вершиной в конечном итоге превратится в диск Эйри.

Преобразования профиля луча между распределением Гаусса и распределением с плоским профилем.gif

Преобразования профиля луча между распределением Гаусса и распределением с плоским профилем 


Как получить плоский профиль распределения интенсивности

В некоторых недорогих и низкоэффективных системах гауссовы лучи физически усекаются с использованием апертуры для создания псевдоплоского профиля. Это тратит впустую энергию гауссовых крыльев, но может быть эффективным, когда движущим фактором является стоимость. Для задач требующих более высокой производительности и эффективного использования дорогостоящей лазерной энергии, используется оптика формирования луча для преобразования гауссовых профилей луча в профили с плоским фронтом. Формирователи преломляющих лучей обеспечивают однородность распределения интенсивности и плоских фазовых фронтов. Преломляющие формирователи пучка AdlOptica πShaper с плоским фронтом создают коллимированный пучок с плоским фронтом и обладают почти 100% эффективностью без внутренней фокусировки, что позволяет получать входные пучки большой мощности. Их оптическая конструкция делает голографию, микроскопию и системную интеграцию подходящими, особенно на больших расстояниях.

Формирование преломляющего элемента падающего гауссова луча в профиль с плоским фронтом с помощью формирователя луча.jpg

Формирование преломляющего элемента падающего гауссова луча в профиль с плоским фронтом с помощью формирователя луча AdlOptica πShaper Flat Top


Экспериментальные профили интенсивности входного гауссова пучка (слева) и выходного пучка с плоским фронтом, выходящего из формирователя пучка AdlOptica πShaper (справа).jpg

Экспериментальные профили интенсивности входного гауссова пучка (слева) и выходного пучка с плоским фронтом, выходящего из формирователя пучка AdlOptica πShaper (справа)


Преломляющие формирователи пучка с плоским фронтом AdlOptica Focal-πShaper Q - это еще один тип формирователя пучка, который преобразует входной гауссов пучок в коллимированный профиль диска Эйри. Благодаря этому можно формировать сфокусированное пятно с плоским фронтом после фокусировки через линзу с ограничением дифракции. Компактный дизайн и резьба на этих компонентах позволяют легко интегрировать их в различные системы. Они также обладают почти 100% КПД и подходят для задач, где желателен flat top профиль в сфокусированном месте, например, в литографии, микрообработке и микросварке. 

Формирователи пучка AdlOptica Focal-πShaper Q преобразуют профиль входного гауссова, так что он становится профилем пучка с плоским фронтом после прохождения через фокусирующую оптику..jpg

Формирователи пучка AdlOptica Focal-πShaper Q преобразуют профиль входного гауссова, так что он становится профилем пучка с плоским фронтом после прохождения через фокусирующую оптику



Формирователи пучка с плоским профилем распределения интенсивности

Формирователи пучка с плоским профилем распределения интенсивности

 Система для создания нескольких фокусов foXXus multi-kW.jpg Система для создания нескольких фокусов foXXus multi-kW Диапазон длин волн: 920 - 1100 нм

ΔF воздух: 2 фокуса: 3.5 или 11.1 мкм; 4 фокуса: 3.8 ‐ 3.5 ‐ 3.8 мкм

Световой диаметр: 48 мм

Система формирования лазерного пучка πShaper 6_6.jpg Система формирования лазерного пучка πShaper 6_6 Тип: телескоп Галилея

Диапазон длин волн: 213 – 2050 мм

Диаметр вх. пучка: 5.9 - .5 мм

 Система формирования лазерного пучка Focal-pShaper 9.jpg Система формирования лазерного пучка Focal-pShaper 9 Тип: телескоп Галилея

Диапазон длин волн: 250 – 2050 нм

Диаметр вх. пучка: 16 мм

 Система формирования лазерного пучка Focal-pShaper 9_SQUARE.jpg Система формирования лазерного пучка Focal-pShaper 9_SQUARE  Тип: телескоп Галилея Диапазон длин волн: 330 – 1100 нм Диаметр вх. пучка: 16 мм
Система формирования лазерного пучка Focal-pShaper NA.jpg Система формирования лазерного пучка Focal-pShaper NA Тип: коллиматор Диапазон длин волн: 1020 – 1100 нм Мощность лазера: до 2 кВт (CW)
     Система формирования лазерного пучка Focal-pShaper 12_CO2.jpg Система формирования лазерного пучка Focal-pShaper 12_CO2 Тип: телескоп Галилея Диапазон длин волн: 9.3 – 10.7 нм Диаметр вх. пучка: 24 мм
     Система для создания нескольких фокусов foXXus_NA0.38.jpg Система для создания нескольких фокусов foXXus_NA0.38 ΔF воздух: 2 фокуса: 72 мкм, 220 мкм; 4 фокуса: 74‐72‐74 мкм ΔF стекло (х1.5): 2 фокуса: 110 мкм, 338 мкм; 4 фокуса:114‐110‐114 мкм  ΔF Al2O3 (x1.76): 2 фокуса: 128 мкм, 394 мкм; 4 фокуса: 133‐128‐133 мкм
 Система для создания нескольких фокусов foXXus_NA0.8.jpg Система для создания нескольких фокусов foXXus_NA0.8  ΔF воздух: 2 фокуса: 15 мкм, 47 мкм; 4 фокуса: 16‐15‐16 мкм

ΔF стекло (x1.5): 2 фокуса: 24 мкм, 72 мкм; 4 фокуса: 24‐24‐24 мкм   
ΔF Al2O3 (x1.76): 2 фокуса: 28 мкм, 86 мкм; 4 фокуса: 29‐28‐29 мкм
 Система для создания нескольких фокусов foXXus_0-0.21_q.jpg Система для создания нескольких фокусов foXXus_0-0.21_q ΔF воздух: 0‐38‐29‐38‐38‐29‐38 мкм ΔF стекло (x1.5): 0‐57‐43‐57‐ 57‐43‐57 мкм ΔF Al2O3 (x1.76): 0‐68‐51‐68‐ 68‐51‐68 мкм
 Разветвитель пучка twoXX_2.5_1064.jpg Разветвитель пучка twoXX_2.5_1064 Диапазон длин волн: 1020 – 1100 нм ΔF (воздух): 0.5 мм для F200 мм; 0.75 мм для F300 мм  Световой диаметр: 48 мм
 piShaper 37_34_1064 - Высокоэффективный формирователь пучков для мощных лазеров.jpg piShaper 37_34_1064 - Высокоэффективный формирователь пучков для мощных лазеров Преобразует Гауссово или аналогичное распределение интенсивности лазерного луча источника в распределение м плоским верхом (flattop) Можно использовать TEMoo или многомодовые входные пучки Объединяет 2 функции - формирование пучка и коллимирование расходящегося луча из волокна
 piShaper 4.5_4.5 - Высокоэффективный формирователь пучка для БИК лазеров.jpg piShaper 4.5_4.5 - Высокоэффективный формирователь пучка для БИК лазеров
Преобразует Гауссово или аналогичное распределение интенсивности лазерного луча источника в распределение м плоским верхом (flattop) Можно применять TEMoo или многомодовый с Гауссовым или подобным профилем интенсивности Ахроматическая конструкция обеспечивает это преобразование для определенного диапазона длин волн
 piShaper 12_12 - Линейка формирователей пучков для УФ и БИК.jpg piShape 12_12 - Линейка формирователей пучков для УФ и БИК Преобразует Гауссово или аналогичное распределение интенсивности лазерного луча источника в распределение м плоским верхом (flattop) Можно применять TEMoo или многомодовый с Гауссовым или подобным профилем интенсивности Ахроматическая конструкция обеспечивает это преобразование для определенного диапазона длин волн.   
 piShaper CO2 - Линейка формирователей пучка для CO2 лазеров.jpg piShaper CO2 - Линейка формирователей пучка для CO2 лазеров Тип: телескоп Галилея Материал линз: ZnSe Преобразует Гауссово или аналогичное распределение интенсивности лазерного луча источника в распределение м плоским верхом (flattop)
     piShaper NA 0.1_12 и piShaper NA 0.2_12 - Формирователи пучков.jpg piShaper NA 0.1_12 и piShaper NA 0.2_12 - Формирователи пучков Коллимация и формирование луча Производит мало расходящийся коллимированный пучок с плоским верхом Оптимизирован для работы с мощными (> 0,5 кВт) волоконными лазерами, оптоволоконными DPSS или диодными лазерами

В наличии есть PiShaper для тестирования, будем рады ответить на ваши вопросы!

Связаться с инженером Бесплатный звонок