Bei dem Energielaser handelt es sich im Allgemeinen um einen Gaußschen Strahl, das heißt, die Intensität des Strahls im Raum weist eine Gaußsche Verteilung auf, ein solcher Strahl hat eine sehr hohe Zwischenintensität und nimmt allmählich entlang der Gaußschen Kontur nach außen ab.
In praktischen Anwendungen werden oft nicht nur Gaußsche Strahlen benötigt, sondern auch Laserstrahlen für spezifische Anwendungsanforderungen.Beispielsweise gibt es in der Energieverteilung eine Ringverteilung;Bei der Strahlform gibt es Formen wie quadratisch, rund usw.
In Bezug auf die Verteilung gibt es eine Ringverteilung
Die Energieverteilung des Gaußschen Strahls ist relativ ungleichmäßig und die Zwischenenergie ist zu hoch, wodurch die lokale Temperatur zu hoch wird und die Wechselwirkung zwischen dem Laser und der Substanz beeinträchtigt wird;Die Energie der beiden Flügel ist zu gering, wodurch der Nutzungsgrad sinkt.Daher ist es in einigen Fällen notwendig, einen Gaußschen Strahl in einen Flat-Top-Strahl mit gleichmäßiger Energieverteilung zu formen, um den Laserbearbeitungseffekt zu verbessern.
Die folgenden Abbildungen zeigen die Eigenschaften des Gaußschen Laserprofils und des Flat-Top-Laserprofils:
Die Abschnitte mit geringer Intensität auf beiden Seiten des verfügbaren zentralen Bereichs des Strahls werden als „zwei Flügel“ bezeichnet, deren Intensität unter der für Laserbearbeitungsanwendungen erforderlichen Brennschwelle liegt, und die Energie dieser beiden Flügel wird häufig verschwendet, was zu einer erheblichen Belastung führt Reduzierung der Energienutzung;Gleichzeitig schädigt die Energie der beiden Flügel auch die Umgebung außerhalb des Zielbereichs, wodurch die Wärmeeinflusszone erweitert wird.Andererseits werden die hochintensiven Teile oberhalb der Brennschwelle als „Überschussenergie“ bezeichnet, und diese Überschussenergie hat das Potenzial, das Substrat zu beschädigen;Darüber hinaus ist die Energie im zentralen Teil zu konzentriert, und die Optik kann leicht beschädigt werden.
Flat-Top-Laserstrahlen nutzen Energie effizienter als Gaußsche Laserstrahlen.Bei dem Gaußschen Strahlprofil werden überschüssige Energie in der Mitte oberhalb der von der Anwendung geforderten Intensitätsschwelle und Energie unterhalb der Schwellenanforderung in beiden Flügeln verschwendet.Das Flat-Top-Trägerprofil hat keine Flügel, aber steilere Kantenübergänge, wodurch die Energienutzung effizienter und die Umgebung weniger geschädigt wird.
Wie aus der obigen Abbildung ersichtlich ist, ist die Energie eines Flat-Top-Strahls deutlicher in einem bestimmten Bereich enthalten als die eines Gaußschen Strahls.Das Schweißen oder Schneiden mit einem Balken mit abgeflachter Oberseite ist genauer und verursacht weniger Schäden an der Umgebung.
Beim Schneiden mit einem Flat-Top-Balken können sauberere Schnitte und schärfere Kanten erzeugt werden.
Beim Schweißen mit einem Flat-Top-Balken sind die Lücken in der Schweißnaht glatter als bei Gaußschen Balken.
Was sind die Nachteile von Flat-Top-Balken?
Im Gegensatz zu Gaußschen Strahlen ändert sich die Form der Intensität, wenn sie sich im freien Raum ausbreiten, so dass sie einer Ausbreitung über große Entfernungen nicht förderlich ist.Während der Ausbreitung des Gaußschen Strahls ist der Strahlumriss immer noch Gaußsch, selbst wenn sich die Strahlgröße ändert.
Normalerweise emittiert der Laser einen Gaußschen Strahl, und dann müssen einige geeignete optische Komponenten verwendet werden, um seine Intensitätsform zu ändern, um einen Strahl mit flacher Oberseite zu erhalten.
Die einzigartige HBF-Technologie von Guanghui Laser(High Brightness Flat-Top),Durch das Licht der optischen Faserausgabe mit hoher Helligkeit und flachem Oberlicht ist die Kante des Flecks scharf, die hohe Energieschwelle kann die Laserenergienutzungsrate verbessern und gleichzeitig die von Wärme betroffene Zone und Beschädigung reduzieren, die Laserbearbeitungsgeschwindigkeit und -genauigkeit effektiv verbessern.
Am Beispiel des 5M-12000W-Lasers von Guanghui Laser kann die Energienutzungsrate im Vergleich zu anderen Lasern im gleichen Leistungsbereich erheblich verbessert werden, und die intuitivste Ausführungsform besteht darin, dass die Schnittgeschwindigkeit stark beschleunigt wird.
Beim Schneiden von dicken Blechen (Sauerstoffschneiden von 16 mm Kohlenstoffstahl, wie in der Abbildung unten gezeigt) ist das Schneiden mit flacher Oberseite unter Verwendung der HBF-Technologie glatter und die Schnittkante ist schärfer als der Gaußsche Punkt.
Gaußsche und flache Spitzen sind ein wichtiges Merkmal des Laserstrahls, und nachdem ihre Unterschiede verstanden wurden, können sie entsprechend diesen Unterschieden bei der zukünftigen Laserbearbeitung vernünftig ausgewählt werden.
Postzeit: 01.07.2022