В енергетичному лазері, як правило, промінь Гауса, тобто інтенсивність променя в просторі представляє гаусів розподіл, такий промінь має дуже високу проміжну інтенсивність і поступово зменшується вздовж контуру Гауса назовні.
У практичних застосуваннях часто потрібні не тільки промені Гауса, але й лазерні промені для конкретних потреб застосування.Наприклад, у розподілі енергії є кільцевий розподіл;На формі балки існують такі форми, як квадратна, кругла тощо.
За розподілом існує кільцевий розподіл
Розподіл енергії гаусового променя є відносно нерівномірним, а проміжна енергія занадто висока, що призведе до занадто високої локальної температури та вплине на взаємодію між лазером і речовиною;Енергія двох крил занадто низька, що знижує коефіцієнт використання.Тому в деяких випадках для покращення ефекту лазерної обробки необхідно сформувати промінь Гауса в промінь з плоскою вершиною з рівномірним розподілом енергії.
На наступних малюнках показано характеристики лазерного профілю Гауса та лазерного профілю з плоскою вершиною:
Ділянки низької інтенсивності по обидва боки від доступної центральної області променя називаються «двома крилами», інтенсивність яких нижча від порогу горіння, необхідного для застосувань лазерної обробки, і енергія цих двох крил часто витрачається даремно, що призводить до значного зниження використання енергії;У той же час енергія двох крил також завдасть шкоди навколишньому простору за межами цільової області, таким чином розширюючи зону теплового впливу.З іншого боку, частини високої інтенсивності, що перевищують поріг горіння, називаються «надлишковою енергією», і ця надлишкова енергія може пошкодити субстрат;Більше того, енергія в центральній частині занадто сконцентрована, і оптику легко пошкодити.
Лазерні промені з плоскою вершиною використовують енергію ефективніше, ніж лазерні промені Гауса.У профілі пучка Гаусса надлишкова енергія в середині над порогом інтенсивності, необхідним для застосування, та енергія, нижча за порогові вимоги, в обох крилах витрачаються марно.У профілі балки з плоскою верхньою частиною немає крил, але є більш круті переходи країв, тому споживання енергії є ефективнішим, а пошкодження навколишньої території зменшено.
Як видно з малюнка вище, енергія пучка з плоскою вершиною чіткіше міститься в даній області, ніж пучка Гаусса.Зварювання або різання балкою з плоскою вершиною буде більш точним і менше пошкодить навколишню територію.
Під час різання балкою з плоскою вершиною можна отримати чистіші зрізи та гостріші краї.
При зварюванні балкою з плоскою вершиною зазори в зварному шві будуть більш плавними, ніж у випадку з балками Гауса.
Які недоліки балок з плоским верхом?
На відміну від гаусових променів, форма інтенсивності змінюється, коли вони поширюються у вільному просторі, тому це не сприяє поширенню на великі відстані.Під час поширення гаусового променя, навіть якщо розмір променя змінюється, контур променя залишається гаусовим.
Зазвичай лазер випромінює гауссів промінь, а потім потрібно використати відповідні оптичні компоненти, щоб змінити форму його інтенсивності, щоб отримати промінь з плоскою вершиною.
Унікальна технологія HBF від Guanghui Laser(Плоский верх високої яскравості),через оптичне волокно виводить високояскраве плоске верхнє світло, край плями гострий, високий енергетичний поріг, може покращити швидкість використання енергії лазера, одночасно зменшуючи зону теплового впливу та пошкодження, ефективно покращує швидкість і точність лазерної обробки.
Взявши як приклад лазер 5M-12000 Вт від Guanghui Laser, можна значно підвищити рівень використання енергії в порівнянні з іншими лазерами в тому ж діапазоні потужностей, а найбільш інтуїтивно зрозумілим варіантом є те, що швидкість різання значно прискорюється.
Під час різання товстих листів (кисневе різання 16-мм вуглецевої сталі, показано на малюнку нижче), точкове різання з плоскою верхньою точкою за технологією HBF є більш гладким, а край різу гострішим, ніж пляма Гауса.
Гауссова та плоска вершини є важливою особливістю лазерного променя, і після розуміння їх відмінностей їх можна розумно вибрати відповідно до цих відмінностей у майбутній лазерній обробці.
Час публікації: 01 липня 2022 р