Nell'energia il laser è generalmente un raggio gaussiano, cioè l'intensità del raggio nello spazio presenta una distribuzione gaussiana, tale raggio ha un'intensità intermedia molto elevata e diminuisce gradualmente lungo il contorno gaussiano verso l'esterno.
Nelle applicazioni pratiche, sono spesso richiesti non solo fasci gaussiani, ma anche raggi laser per specifiche esigenze applicative.Ad esempio, nella distribuzione dell'energia, c'è una distribuzione ad anello;Sulla forma del raggio ci sono forme come quadrato, rotondo, ecc.
In termini di distribuzione, esiste una distribuzione ad anello
La distribuzione dell'energia del raggio gaussiano è relativamente irregolare e l'energia intermedia è troppo alta, il che causerà un'eccessiva temperatura locale e influenzerà l'interazione tra il laser e la sostanza;L'energia delle due ali è troppo bassa, riducendo il tasso di utilizzo.Pertanto, in alcuni casi, è necessario trasformare un raggio gaussiano in un raggio piatto con una distribuzione uniforme dell'energia per migliorare l'effetto di elaborazione laser.
Le seguenti figure mostrano le caratteristiche del profilo laser gaussiano e del profilo laser flat top:
Le sezioni a bassa intensità su entrambi i lati dell'area centrale disponibile del raggio sono chiamate "due ali" la cui intensità è inferiore alla soglia di combustione richiesta per le applicazioni di lavorazione laser e l'energia di queste due ali viene spesso sprecata, determinando un notevole riduzione del consumo di energia;Allo stesso tempo, l'energia delle due ali danneggerà anche l'area circostante al di fuori dell'area bersaglio, espandendo così la zona interessata dal calore.D'altra parte, le parti ad alta intensità al di sopra della soglia di combustione sono chiamate "energia in eccesso" e queste energie in eccesso hanno il potenziale per danneggiare il substrato;Inoltre, l'energia nella parte centrale è troppo concentrata ed è facile danneggiare l'ottica.
I raggi laser flat-top utilizzano l'energia in modo più efficiente rispetto ai raggi laser gaussiani.Nel profilo del raggio gaussiano, l'energia in eccesso al centro al di sopra della soglia di intensità richiesta dall'applicazione e l'energia al di sotto del requisito di soglia in entrambe le ali vengono sprecate.Non ci sono ali nel profilo della trave piatta, ma ci sono transizioni dei bordi più ripide, quindi l'uso di energia è più efficiente e i danni all'area circostante sono ridotti.
Come si può vedere dalla figura sopra, l'energia di un raggio piatto è più chiaramente contenuta in una data regione rispetto a un raggio gaussiano.La saldatura o il taglio con una trave piatta saranno più precisi e danneggeranno meno l'area circostante.
Quando si taglia con una trave piatta, è possibile produrre tagli più puliti e bordi più affilati.
Quando si salda con una trave piatta, gli spazi nella saldatura saranno più uniformi che nel caso delle travi gaussiane.
Quali sono gli svantaggi delle travi flat-top?
A differenza dei raggi gaussiani, la forma dell'intensità cambia man mano che si propagano nello spazio libero, quindi non favorisce la propagazione a lunga distanza.Durante la propagazione del raggio gaussiano, anche se la dimensione del raggio cambia, il contorno del raggio è ancora gaussiano.
Di solito il laser emette un raggio gaussiano, quindi è necessario utilizzare alcuni componenti ottici adatti per modificare la forma dell'intensità per ottenere un raggio superiore piatto.
L'esclusiva tecnologia HBF di Guanghui Laser(High Brightness Flat-top),attraverso la luce superiore piatta ad alta luminosità in uscita dalla fibra ottica, il bordo dello spot è affilato, soglia ad alta energia, può migliorare il tasso di utilizzo dell'energia laser riducendo al contempo la zona interessata dal calore e il danno, migliorando efficacemente la velocità e la precisione di elaborazione del laser.
Prendendo come esempio il laser 5M-12000W di Guanghui Laser, rispetto ad altri laser nella stessa fascia di potenza, il tasso di utilizzo dell'energia può essere notevolmente migliorato e l'incarnazione più intuitiva è che la velocità di taglio è notevolmente accelerata.
Quando si tagliano lastre spesse (taglio con ossigeno di acciaio al carbonio da 16 mm mostrato nella figura sotto), il taglio del punto superiore piatto utilizzando la tecnologia HBF è più liscio e il bordo di taglio è più affilato rispetto al punto gaussiano.
Le cime gaussiane e piatte sono una caratteristica importante del raggio laser e, dopo aver compreso le loro differenze, possono essere ragionevolmente selezionate in base a queste differenze nella futura lavorazione laser.
Tempo di pubblicazione: luglio-01-2022