В энергетическом лазере обычно используется гауссов пучок, то есть интенсивность луча в пространстве представляет собой гауссово распределение, такой пучок имеет очень высокую промежуточную интенсивность и постепенно уменьшается по гауссову контуру наружу.
В практических приложениях часто требуются не только гауссовы лучи, но и лазерные лучи для конкретных прикладных задач.Например, в распределении энергии есть кольцевое распределение;По форме луча бывают такие формы, как квадратная, круглая и т. Д.
С точки зрения распределения, существует кольцевое распределение.
Распределение энергии гауссова луча относительно неравномерно, а промежуточная энергия слишком высока, что приведет к слишком высокой локальной температуре и повлияет на взаимодействие между лазером и веществом;Энергия двух крыльев слишком мала, что снижает коэффициент использования.Поэтому в некоторых случаях необходимо преобразовать гауссовский луч в пучок с плоской вершиной с равномерным распределением энергии, чтобы улучшить эффект лазерной обработки.
На следующих рисунках показаны характеристики гауссового лазерного профиля и лазерного профиля с плоской вершиной:
Секции низкой интенсивности по обе стороны доступной центральной области луча называются «двумя крыльями», интенсивность которых ниже порога горения, необходимого для приложений лазерной обработки, и энергия этих двух крыльев часто тратится впустую, что приводит к значительному снижение использования энергии;В то же время энергия двух крыльев также повредит окружающую область за пределами целевой области, тем самым расширив зону теплового воздействия.С другой стороны, части с высокой интенсивностью выше порога горения называются «избыточной энергией», и эта избыточная энергия может повредить подложку;К тому же энергия в центральной части слишком сконцентрирована, и оптику легко повредить.
Лазерные лучи с плоской вершиной используют энергию более эффективно, чем лазерные лучи Гаусса.В профиле гауссова луча избыточная энергия в середине выше порога интенсивности, требуемого приложением, и энергия ниже порогового требования в обоих крыльях тратится впустую.В профиле балки с плоской вершиной нет крыльев, но есть более крутые переходы краев, поэтому использование энергии более эффективно, а ущерб окружающей среде уменьшается.
Как видно из рисунка выше, энергия луча с плоской вершиной более четко содержится в заданной области, чем гауссова луча.Сварка или резка плоскоконечной балкой будет более точной и с меньшим повреждением окружающего пространства.
При резке балкой с плоской вершиной можно получить более чистые срезы и более острые кромки.
При сварке плосковершинкой зазоры в сварном шве будут более ровными, чем при гауссовой балке.
Каковы недостатки балок с плоской вершиной?
В отличие от гауссовых лучей форма интенсивности меняется по мере их распространения в свободном пространстве, поэтому это не способствует распространению на большие расстояния.Во время распространения гауссова луча, даже если размер луча изменяется, контур луча остается гауссовым.
Обычно лазер излучает гауссовский луч, и тогда необходимо использовать некоторые подходящие оптические компоненты для изменения формы его интенсивности, чтобы получить луч с плоской вершиной.
Уникальная технология HBF компании Guanghui Laser(Плоский верх высокой яркости),через оптическое волокно выходной свет высокой яркости с плоским верхом, край пятна резкий, высокий энергетический порог, может улучшить коэффициент использования энергии лазера, одновременно уменьшая зону теплового воздействия и повреждения, эффективно улучшая скорость и точность лазерной обработки.
Взяв в качестве примера лазер 5M-12000W компании Guanghui Laser, по сравнению с другими лазерами того же диапазона мощности можно значительно улучшить коэффициент использования энергии, а наиболее интуитивно понятным вариантом является значительное увеличение скорости резки.
При резке толстых листов (кислородная резка углеродистой стали 16 мм, показанная на рисунке ниже) точечная резка с плоской вершиной с использованием технологии HBF более гладкая, а кромка реза острее, чем точечная по Гауссу.
Гауссовы и плоские вершины являются важной характеристикой лазерного луча, и после понимания их различий их можно обоснованно выбирать в соответствии с этими различиями в будущей лазерной обработке.
Время публикации: 01 июля 2022 г.