RP Photonics Encyclopedia - лучи с плоской вершиной, балка сверху, супергаусс, профиль интенсивности, формирователь луча
Луч с плоским верхом (или верхний луч ) - это луч света (часто преобразуемый лазерный луч ) имеющий профиль интенсивности, который является плоским по большей части покрытой области. Это в отличие от Гауссовы лучи Например, когда интенсивность плавно убывает от максимума на оси пучка до нуля. Такие профили пучка необходимы для некоторых лазерные аппликации , Например, в некоторых технологиях для обработки полупроводниковых пластин и других материалов требуется постоянная интенсивность по некоторой площади. Также, нелинейное преобразование частоты при очень высоких уровнях мощности может быть более эффективным при выполнении с балками с плоским верхом. 
Рисунок 1: Профиль луча с плоским верхом (красный) по сравнению с профилем интенсивности Гаусса (зеленый) и супергаусса (синий). Все три луча имеют одинаковые оптическая сила и то же самое зона эффективного режима ,
Как правило, однако, профиль балки с плоским верхом все еще имеет некоторые гладкие края, так что он может быть аппроксимирован супергауссовым профилем, а не прямоугольным профилем. Супергауссовский профиль интенсивности порядка n определяется следующим уравнением:
Чем выше порядок, тем круче края профиля.
Балки с плоским верхом могут быть когерентными, иметь гладкие фазовые профили. Тем не менее, плоские балки сделаны с определенным пучковые гомогенизаторы может быть пространственно несвязным, имея довольно сложные фазовые профили.
Распространение когерентных плоских лучей
Обратите внимание, что в отличие от Гауссов луч луч с плоским верхом не является свободным пространством Режим , Это означает, что при распространении в свободном пространстве форма профиля интенсивности будет меняться. Чем круче края профиля интенсивности, тем быстрее будут происходить такие изменения. На рисунке 2 показан смоделированный пример для изначально сверхгауссового профиля пучка с плоскими волновыми фронтами.
Рисунок 2: Эволюция изначально сверхгауссова пучка в свободном пространстве. Профиль балки сначала сжимается, а затем снова расширяется, получая плавные края. Обратите внимание, что цветовая шкала каждого профиля регулируется таким образом, что на оси луча достигается одинаковая насыщенность цвета; в действительности интенсивность уменьшается для расширяющегося пучка.
Конечно, это изменение профиля луча может быть незначительным в пределах расстояния до применения. Для лучей с большим диаметром и не слишком крутыми краями профиля интенсивности, размер и форма луча могут оставаться приблизительно постоянными.
Генерация балок с плоским верхом
Во многих случаях луч с плоской вершиной получается сначала путем генерации Гауссов луч из лазер и затем преобразование его профиля интенсивности с помощью подходящего оптического элемента. Есть разные виды пучковые гомогенизаторы сделать это преобразование; некоторые основаны на дифракционная оптика ,
Смотрите также: Гауссовы лучи , формирователи луча , пучковые гомогенизаторы , В центре внимания статья 2010-04-08
и другие статьи в категории общая оптика
Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею с друзьями и коллегами, например, через социальные сети: