｜平頂化雷射光路模組技術介紹

摘要：本文介紹兩款平頂化雷射光路模組，一是場對應式設計原理，利用兩非球面之透鏡，將高斯光束整型為平頂光束；二是成像式陣列透鏡均化器，利用兩片陣列透鏡將高模態雷射光束整型為線型平頂化光束。

Abstract: This article will introduce two types of top-hat laser optical modules. One is a laser beam shaper with field mapping method utilizing two aspheric lenses, converting Gaussian beam to top-hat beam. The second is a laser line beam with imaging lens array homogenizer to convert high M2 laser to top-hat profile.

關鍵詞：雷射、平頂光束、光束整型

Keywords：Laser, Top-hat/Flat-top Beam, Beam Shaping

前言
雷射製程目前已廣泛的應用於學術研究或產業設備，在一般雷射加工設備中，雷射光束的輸出品質往往扮演了關鍵性之角色，舉凡加工尺寸、加工深度、加工速度與加工之工作距離，均與雷射光束之輸出品質有直接性的關係。在雷射光路系統之設計中，對雷射模態的操控是極為重要的。單模雷射的輸出輪廓一般可用高斯函數來描述，如圖1所示。儘管高斯光束產生了能量高度集中的特性，但在許多應用中，高斯分佈的不均勻特質卻並非為最適合的光型。在許多應用如雷射曝光、銲接與熱處理等雷射製程上，更佳的選擇是使用能量均勻分佈的平頂光束，可較有效率地節省雷射功率並得到更均勻的製程品質。如何將雷射的輸出輪廓重新整形為均勻分佈的平頂光，是雷射操控中非常關鍵的技術。