科学家开发出平顶激光束来克服高斯分布限制

几乎所有激光系统发射的光束都遵循高斯分布的角度模式。高斯辐照度分布意味着辐照度在中心点具有平滑的峰值，并向边缘缓慢下降。理论上，高斯分布的辐照度水平永远不会达到零，这意味着该分布可以无限扩展。激光束中的这种现象导致大量光能被浪费。然而，对于各种实际应用，我们需要一种能够最大限度地减少光能浪费的激光束系统。为了解决这个问题，开发了平顶激光束来克服高斯分布的限制，并提供具有锐利边缘和均匀辐照度的光束分布。 　　

DOE 在光束整形中的作用 　　

由于激光束自然不会表现出平顶光束轮廓，因此我们需要使用附加组件或光束整形器将高斯光束转换为平顶光束。这种修改使得光束轮廓能够用于各种激光应用。分析光束整形器和扩散器光束整形器是平顶激光光束整形器的两种主要类型。 　

DOE（或衍射光学元件）是分析光束整形器，由设计用于改变光束波前的单个元件组成。DOE 是计算机生成的全息图 (CGH)，并结合了利用光波性质的特定延迟拓扑。DOE 的结构可以设计为对相干光束（例如激光束）执行复杂的改变。 　　

衍射光学元件 (DOE) 为光束引入精确的相变。当光束传播时，这种相变会在焦点处产生平滑、平顶的辐照度分布。型材的形状可根据要求定制，如圆形、正方形、长方形或直线。 　　

因此，使用此类光束整形器的主要优点是其在相干光束（例如具有低 M2 值的 TEM00 高斯光束）方面具有出色的性能。这种类型的输入相干光束在激光材料加工行业中具有重要的应用。相反，使用漫射元件作为光束整形器常见于多模、低相干激光束中。 　　

DOE 光束整形器的设置 　　

光束整形器的设置包括进入 DOE 的激光束和放置在 DOE 之后的聚焦透镜（例如 F-Theta 透镜）。目的是在焦平面上再现 DOE 的远场。当透镜的通光孔径是 DOE 的两倍或以上并且透镜没有像差时，光束整形器的性能最佳。 　　

应用领域 　　

平顶激光束轮廓在半导体和微电子等各个行业领域都有重要应用，这些光束辐照度轮廓可用于钻孔、除铜和接触划线等任务。礼帽激光束在高科技制造、绿色能源行业，尤其是激光金属加工行业也有重要应用。