在激光工業(ye) 製造中，通常會(hui) 把激光的類高斯光束轉成平頂光束。平頂光斑的特點是頂部能量均勻、邊界非常銳利，即“過渡區”短、光斑上激光能量90%到10%的陡峭曲線能產(chan) 生明顯的激光邊界，清晰地區分了激光處理區域和未經處理的區域。因此平頂光十分適合用於(yu) 各類激光加工應用，達到高效且高精度的要求。

光束整形器可以將高斯入射激光束轉換成圓形、矩形、正方形、直線或其他自定義(yi) 的形狀。即使改變脈衝(chong) 能量，平頂光斑都可以保持相同的有效麵積。光束整形器產(chan) 生的平頂光斑常用於(yu) 激光加工，可以防止特定區域過度曝光或曝光不足。

光束整形器的典型應用包括：激光焊接、激光切割、激光打標、激光印刷、激光打孔、激光鑽孔、激光劃片、激光燒蝕、激光熔融、激光快速成型、激光3D打印等激光鏡頭的光路設計及生產(chan) 製造，以及miniLED焊接維修、LDI整形光源、激光醫學、美學激光(景觀)和娛樂(le) 激光等。

技術

科普

問：什麽(me) 是光束整形？如何實現？有什麽(me) 優(you) 勢？

光束整形即采用光束整形透鏡、鏡片、微透鏡或者不同形狀光纖對光斑實現勻化效果。

它主要是使用一種衍射光學元件，用於(yu) 將高斯入射激光束轉換成圓形、矩形、正方形、直線或其他自定義(yi) 的形狀。

通過將激光束塑造成各種針對特定處理和工藝的能量分布，提高了激光製造的功率利用率和激光加工效果，實現了更高的激光加工效率和激光加工質量。

具體(ti) 光斑效果如下圖所示：

激光光路示意簡圖：

光束整形器使用原理

光束整形器應用中最經典的結構包括激光光源，光束整形器元件，聚焦光學元件和工作麵。

每個(ge) 平頂光束整形器用一組特定的光學係統參數來設計：

1.入射激光波長 2.工作距離（EFL）3.入射激光光束參數（D）4.輸出光斑尺寸（d）

光束整形使用注意事項與(yu) 限製

為(wei) 了獲得高質量的平頂光斑性能，入射激光要準直射入，模式應為(wei) 單模M²＜1.3。如果M²值變大，則產(chan) 生的平頂光斑的效果變差。

光束路徑中的所有孔徑必須至少比入射激光光束尺寸大2倍（大2.5倍最佳），因為(wei) 太小的孔徑會(hui) 在輸出光斑上產(chan) 生幹涉圖樣或波紋。這些孔徑通常包括平麵鏡（用於(yu) 光束折疊或掃描），擴束器，激光分束器和聚焦光學器件。

光束路徑中的所有光學器件應具有高質量，即具有低像差水平，以免增加波前誤差並降低平頂光斑性能。

在設計所需的輸出平頂光尺寸時，要考慮到“衍射極限（DL）”，衍射極限是最小輸出光斑尺寸的物理光學極限，即如果從(cong) 係統中刪除了光束整形器，理想的輸出光斑尺寸就是衍射極限光斑的尺寸。根據經驗，光束整形器的輸出平頂光斑尺寸至少為(wei) 如下公式定義(yi) 的衍射極限光斑尺寸的1.5倍（對於(yu) M² = 1）。

衍射極限光斑尺寸的公式：

其中：L為(wei) 聚焦光學器件的有效焦距，λ為(wei) 入射激光波長，D為(wei) 入射激光光束尺寸，M²為(wei) 入射激光束質量參數。

光束整形器的質量因數

光束整形器效果的一些基本規則：

- 平頂光斑尺寸不可能小於(yu) 衍射極限光斑尺寸。

- 光束整形器的尺寸和DL之間的因數決(jue) 定了光束整形器的質量和效率。較大的因子可以使邊緣更銳利。

- 光束整形器的過渡區不能小於(yu) 0.5 DL，通常約為(wei) 1-10 DL。

光束整形器的一般規格

表1

典型的光束整形器的公差表

表2