エネルギーレーザーでは、一般にガウスビームです。つまり、空間内のビームの強度はガウス分布を示し、そのようなビームは非常に高い中間強度を持ち、ガウス輪郭に沿って外側に徐々に減少します。
実際のアプリケーションでは、ガウシアン ビームだけでなく、特定のアプリケーション ニーズに合わせてレーザー ビームも必要になることがよくあります。たとえば、エネルギー分布にはリング分布があります。ビーム形状には、四角、丸などの形状があります。
配信に関しては、リング配信があります
ガウスビームのエネルギー分布は比較的不均一で、中間エネルギーが高すぎるため、局所温度が高くなりすぎて、レーザーと物質の間の相互作用に影響を与えます。2 つの翼のエネルギーが低すぎるため、使用率が低下します。そのため、場合によっては、ガウシアンビームをエネルギー分布の均一なフラットトップビームに成形して、レーザー加工効果を向上させる必要があります。
次の図は、ガウシアン レーザー プロファイルとフラット トップ レーザー プロファイルの特性を示しています。
ビームの利用可能な中央領域の両側にある低強度セクションは「2 つの翼」と呼ばれ、その強度はレーザー加工アプリケーションに必要な燃焼閾値を下回っており、これら 2 つの翼のエネルギーはしばしば無駄になり、重大な損失をもたらします。エネルギー利用の削減;同時に両翼のエネルギーで対象エリア外の周囲にもダメージを与え、熱影響範囲を拡大する。一方、燃焼閾値を超える高強度部分は「過剰エネルギー」と呼ばれ、これらの過剰エネルギーは基板を損傷する可能性があります。さらに、中心部のエネルギーが集中しすぎて、光学系を損傷しやすくなります。
フラットトップ レーザー ビームは、ガウシアン レーザー ビームよりも効率的にエネルギーを使用します。ガウス ビーム プロファイルでは、アプリケーションで必要な強度しきい値を超える中央の過剰なエネルギーと、両方の翼のしきい値要件を下回るエネルギーが無駄になります。フラットトップのビーム プロファイルには翼はありませんが、エッジの遷移がより急勾配になっているため、エネルギーの使用効率が向上し、周囲へのダメージが軽減されます。
上の図からわかるように、フラットトップ ビームのエネルギーは、ガウス ビームよりも明確に特定の領域に含まれています。平らな梁で溶接または切断すると、より正確になり、周囲への損傷が少なくなります。
フラットトップビームで切断すると、よりきれいな切断とよりシャープなエッジが得られます。
フラットトップビームで溶接する場合、溶接のギャップはガウスビームの場合よりも滑らかになります。
フラットトップビームの欠点は何ですか?
ガウス ビームとは異なり、自由空間を伝搬するにつれて強度の形状が変化するため、長距離伝搬には適していません。ガウス ビームの伝播中、ビーム サイズが変化しても、ビームの輪郭はガウスのままです。
通常、レーザーはガウシアン ビームを放射します。その後、いくつかの適切な光学コンポーネントを使用して強度形状を変更し、フラット トップ ビームを得る必要があります。
光輝レーザー独自のHBF技術(高輝度フラットトップ)、光ファイバー出力の高輝度フラットトップライトにより、スポットのエッジはシャープで、エネルギーしきい値が高く、レーザーエネルギー利用率を向上させ、熱影響ゾーンと損傷を減らし、レーザー加工速度と精度を効果的に向上させます。
光輝レーザーの5M-12000Wレーザーを例にとると、同じ出力帯域の他のレーザーと比較して、エネルギー利用率を大幅に向上させることができ、最も直感的な実施形態は、切断速度が大幅に加速されることです。
厚板を切断する場合 (下図の酸素切断 16mm 炭素鋼)、HBF 技術を使用したフラット トップ スポット切断は、ガウス スポット切断よりも滑らかで、切断エッジがシャープです。
ガウシアンとフラットトップはレーザービームの重要な特徴であり、それらの違いを理解した上で、将来のレーザー加工においてこれらの違いに応じて合理的に選択することができます。
投稿時間: Jul-01-2022