如何提高激光的利用率呢?很遗憾,没有一个通用的办法解决所有的问题。但是在一些特殊的应用下,诸如激光退火、焊接,切割和激光全息照明等领域,将高斯光束空间整形为均匀分布将会充分的提高能量的利用效率,通常我们称这种光斑为平顶或者平台分布,这样经过再塑的近似矩形的能量分布能将效率提高到近乎100%!
对于很多激光产品而言,激光的能量分布并不是最优化的。对于一些不均分布的光束(如高斯光束),损耗掉的能量会占很大的比例,有些甚至会超过一半。因此,对能量分布进行优化对于现代激光技术而言显得举足轻重,尤其是在材料加工方面。
在诸如激光打孔、激光切割、激光焊接等领域,如果能采用均匀化的激光光束,那么激光光束的能量利用率将会提高50%左右,因为普通高斯光束的能量主要集中在中心区域,有大部分能量是达不到激光加工的要求的,在实际加工过程中,不但对加工无用,反而大大降低了加工工艺。
上图(a)显示的是普通高斯光束打出的孔,图(b)显示的是采用了光束整形技术以后所打出的孔。
毫无疑问,采用均匀化的光束可以大大提高加工的工艺以及激光能量的利用效率。
美国StockerYale公司在光束整形方面已经有20年的历史,他们的Fltat-Top Generator系列产品,可以把高斯光束进行二维的均匀化,产品广泛应用于光学字符识别(OCR)、生物检测、工业激光器光束整形等方面。
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