Figi 1: distribisyon entansite nan eksperimantal mezire travès Gaussyen (agòch) ak travès chapo tèt (adwat).
Pifò travès lazè gen distribisyon entansite Gaussyen; Sepandan, nan kèk aplikasyon, li ka pi benefisye yo sèvi ak travès ki pa Gaussyen. Yon gwo bout bwa Gaussian gen yon distribisyon entansite koup transvèsal ki diminye simetrik ak ogmante distans soti nan sant la. Nan contrast, yon gwo bout bwa chapo tèt kenbe yon distribisyon entansite konstan atravè koup transvèsal la, sa ki pèmèt pou konsistan entansite iradyasyon sou sib la pandan pwosesis (gade Figi 1). Kòm yon rezilta, rezilta pi egzat ak previzib kapab reyalize nan aplikasyon pou tankou pwosesis wafer semi-conducteurs, lòt pwosesis materyèl ak konvèsyon frekans linear pou lazer-wo pouvwa.
Top travès chapo pwodwi koupe cleaner ak bor nèt pase travès Gaussyen, men génération travès tèt chapo ajoute plis pri sistèm ak konpleksite. Konprann benefis ki genyen nan travès chapo tèt ak diferan metòd yo nan génération yo ka ede integrators sistèm lazè chwazi kalite a dwa nan gwo bout bwa lazè pou kalite aplikasyon yo.
Karakteristik nan travès Gaussian
Lazè Gaussyen yo pi komen ak pri-efikas pase lòt kalite gwo bout bwa nan sous lazè. Pifò nan kalite siperyè, yon sèl-mòd lazer emèt yon gwo bout bwa ki swiv yon ba-lòd Gaussian pwofil iradyans, ki se tou li te ye kòm TEM 00 mòd la. Pi piti sous bon jan kalite ap gen tou kèk degre nan lòt mòd lazè prezan, men anjeneral asime lazè a gen yon pwofil dezirab Gaussian senplifye modèl sistèm.
Si gwo bout bwa a Gaussian gen menm pouvwa a mwayèn optik kòm gwo bout bwa a chapo tèt, iradyasyon an pik nan gwo bout bwa a Gaussyen yo pral de fwa sa yo ki an gwo bout bwa a chapo tèt. Kòm yon gwo bout bwa Gaussyen pwopaje nan yon sistèm optik, li kenbe yon distribisyon pwofil iradyans Gaussian menm si entansite a pik oswa chanjman gwosè gwo bout bwa. Sa vle di ke gwo bout bwa a Gaussian rete konstan jan li pwopaje.
Ki sa ki pwoblèm sa yo ak travès Gaussian?
Gaussyen travès gen dezavantaj yo. Nan aplikasyon kote pòsyon entansite segondè nan gwo bout bwa a nan sant la itilize, se pòsyon nan entansite ki ba nan gwo bout bwa a sou chak bò (sa yo rele "zèl yo") se souvan gaspiye, paske entansite a lazè se pi wo pase papòt la egzije pou aplikasyon an, si li se pwosesis materyèl, operasyon lazè, oswa lòt aplikasyon.
Anplis de sa, zèl yo nan gwo bout bwa a Gaussian pouvwa tou domaje zòn ki depase zòn nan sib, kidonk elaji zòn nan chalè ki afekte yo. Sa a se prejidis nan aplikasyon pou tankou operasyon lazè ak presizyon pwosesis materyèl, kote segondè presizyon ak minimòm chalè ki afekte zòn yo priyorite. Kòm yon rezilta, materyèl trete ak Gaussyen travès pa pral gen patikilyèman lis bor, konsa diminye presizyon nan sistèm lan.
Poukisa sèvi ak travès tèt chapo?
Konpare ak travès Gaussyen, tèt gwo bout bwa chapo pa gen seksyon zèl epi yo gen tranzisyon kwen apik, sa ki lakòz transfè entansite pi efikas ak yon pi piti zòn ki afekte chalè. [2] grave, soude, oswa koupe ak yon gwo bout bwa chapo tèt yo pral pi egzak ak mwens domaj nan zòn nan vwazinaj la.
Foto.
Sa a pi gwo avantaj nan travès chapo tèt fè yo apwopriye pou anpil sitiyasyon diferan. Nan lazè-induit papòt domaj (LIDT) tès ak lòt sistèm metroloji, distribisyon an entansite inifòm nan travès chapo tèt minimize ensèten mezi ak divèjans estatistik. Top travès chapo yo tou avantaje nan mikroskopi fluoresans, holography ak sistèm interferometry.
Youn nan fason yo evalye si wi ou non yon gwo bout bwa lazè aktyèl se tou pre yon gwo bout bwa pafè chapo tèt se analize faktè etablisman li yo (Fη), ki se kalkile nan divize valè a iradyasyon mwayèn pa valè a iradyasyon maksimòm nan gwo bout bwa a, jan sa dekri nan estanda a ISO 13694.
Ki sa ki dezavantaj yo nan travès chapo tèt?
Gwo bout bwa a chapo tèt se pa apwopriye pou tout aplikasyon pou. Li se pa tankou pri-efikas kòm yon gwo bout bwa Gaussian paske se yon lòt gwo bout bwa eleman mete oblije fòme gwo bout bwa a Gaussyen nan yon gwo bout bwa tèt. Ka eleman sa a swa dwe bati dirèkteman nan sous la lazè oswa yo itilize nan yon sistèm deyò lazè a. Sa yo konpozan mete gwo bout bwa depann sou gwosè a nan gwo bout bwa a opinyon ak yo sansib a XY aliyman avyon. Anplis de sa, kontrèman ak travès Gaussyen, travès chapo tèt pa rete konstan pandan pwopagasyon. Sa vle di ke yon ensidan tèt gwo bout bwa chapo pa pral kenbe fòm tèt chapo li yo jan li vwayaje nan sistèm lan, epi yo pral evantyèlman evolye yo sanble ak yon distribisyon plas Airy.
Kouman yo yon gwo bout bwa chapo tèt reyalize?
Si se yon gwo bout bwa chapo tèt vle, men pri a sistèm se trè limite ak pèfòmans lan pa bezwen yo dwe trè wo, ka gwo bout bwa a Gaussian dwe fizikman twonke lè l sèvi avèk yon Ouverture ti yo kreye yon pwofil pseudo-tèt chapo. Metòd sa a koupe ak gaspiye enèji nan tou de zèl nan gwo bout bwa a Gaussyen epi yo pa menm soti distribisyon an entansite nan sant la nan gwo bout bwa a. Metòd sa a ka itil si kenbe pri ki ba se yon gwo faktè.
Pou sistèm pèfòmans-wo ki mande pou efikas pou sèvi ak lazè enèji, gwo bout bwa mete konpozan ka itilize yo fòme gwo bout bwa a Gaussyen nan yon gwo bout bwa tèt hatped. Gen plizyè diferan kalite konpozan mete gwo bout bwa, ki gen ladan refraktif, meditativ, olografik, ak aparèy diffractive. Aparèy refraktif mete gwo bout bwa itilize jaden-trase lantiy oswa gratis-fòm lantiy ak lòt eleman refraktif modile faz nan gwo bout bwa a (gade Figi 2). Avantaj la se yon distribisyon entansite inifòm ak yon devan faz plat. Anplitid la ak faz nan gwo bout bwa a ensidan yo modulation pa eleman optik nan yon Galilean oswa Keplerian lantiy asanble. Pwosesis sa a se tipikman trè efikas (pi gran pase 96%) ak longèdonn endepandan sou seri a nan desen aparèy. Shapers gwo bout bwa refraktif pwodwi collimated, travès tèt hatped ki patikilyèman byen adapte pou aplikasyon pou ki opere sou distans ki long, tankou D 'olografik ak sistèm mikroskopi.
Figi 2: Mete yon gwo bout bwa Gaussian nan yon gwo bout bwa chapo tèt lè l sèvi avèk Adloptica πshaper tèt chapo gwo bout bwa a Shaper soti nan adloptics nan optik Edmund, ki baze sou prensip opere tankou aberasyon devan onn ak kondisyon konsèvasyon enèji.
Lòt kalite shapers gwo bout bwa refraktif ki fòme gwo bout bwa a Gaussian nan yon kote kazi-dwat Airy. Avantaj nan sa a se ke plas la Airy, lè konsantre pa yon lantiy difraksyon-limite mete, fòme yon pwen konsantre ak yon pwofil chapo tèt. Nan anpil aplikasyon tankou micromachining, litografi, ak microwelding, pwen an konsantre mande pou yon pwofil chapo tèt.
Nan lòt men an, shapers diffractive gwo bout bwa itilize difraksyon, olye ke refraksyon, chanje distribisyon an entansite nan gwo bout bwa a lazè ensidan. Espesifik mikwo- ak nanostructures yo prepare sou yon substra lè l sèvi avèk yon pwosesis grave yo fòme eleman diffractive. Efè a ak longèdonn ranje nan eleman nan diffractive anjeneral depann sou wotè a ak espas rejyon nan estrikti an. Se poutèt sa, diffractive eleman optik yo dwe itilize nan seri a ki fèt longèdonn pou fè pou evite erè pèfòmans.
Diffractive gwo bout bwa shapers yo pi sansib a ang divergence, aliyman ak pozisyon gwo bout bwa pase shapers gwo bout bwa refraktif. Sepandan, diffractive gwo bout bwa shapers gen yon avantaj patikilye nan espas-contrained sistèm lazè, menm jan yo anjeneral konpoze de yon sèl eleman diffractive olye pou yo plizyè lantiy refraktif, epi yo ka fòme tou de travès chapo tèt ak tach Airy.
Integrateurs gwo bout bwa lazè, oswa omojenizatè yo, se yon lòt kalite eleman mete gwo bout bwa. Yo konpoze de yon etalaj de lantiy ti ki separe limyè a ensidan nan pi piti travès. Yon lantiy konsantre Lè sa a, supèrpoze travès yo ki pi piti sou avyon an sib. Gwo bout bwa pwodiksyon final la se sòm de modèl difraksyon ki te pwodwi pa chak ti lantiy nan etalaj la. Yo ka fòme ensidan an Gaussian gwo bout bwa nan yon inifòm tèt chapo pwofil yo. Sepandan, sistèm sa yo souvan rankontre fluctuations irradiance o aza, sa ki lakòz yon pwofil gwo bout bwa pwodiksyon ki pa parfe inifòm entansite. Tablo 1 konpare divès kalite shapers gwo bout bwa.
Top travès chapo yo apwopriye pou yon varyete de sistèm lazè kote presizyon ak efikasite yo pi enpòtan pase pri. Avèk refraktif, diffractive, ak lòt kalite shapers gwo bout bwa kounye a sou mache a, entegre sistèm lazè gen yon varyete de chwa ki genyen lè chwazi yon Shaper gwo bout bwa.
