光束整形器：整形从 DUV 到 MIR 的光束应用说明

激光束整形是一种优化激光材料加工应用的潜在技术，尤其是在提高 3D 增材制造 (AM) 的表面质量和产量、深度控制和加工边缘轮廓控制方面。

已经有一些商业上可用的光束整形器来操纵空间轮廓。 对于系统集成商或最终用户，它作为一个模块重新分配激光能量以提高光束利用效率，特别是在机械加工应用中。 然而，由于缺乏表征工具和量化参数，光束质量控制主要通过估计来完成。 此外，在增材制造或高分辨率成像等其他一些制造应用中，需要定制光束整形。 系统的光束设计方法对于激光材料加工应用至关重要。

工作原理

光束整形器的总体设计概念分为两​​类，即折射和衍射。 光束整形器的“流行”应用之一是将能量从高斯分布重新分配到顶帽分布，如图 1 所示。

光束整形器通常是可定制的光学设备。 下面列出的是定制规格。

应用

(a) 用于顶帽激光@1940nm 的衍射光束整形器

在中红外波长范围内，1940nm 光纤激光器在透明聚合物加工中展示了独特的优势。 在需要均匀能量分布以避免气泡的情况下，设计了顶帽光束整形器，如图 2 所示。通过与科学技术与研究局 (A*STAR) 合作开发了专用软件设计.

(b) 用于线激光@193nm 的折射光束整形器

已发现高纵横比光束线可用于激光材料加工。 例如，在深紫外光刻应用中，均匀的光束线可以有效提高加工速度。 如图 400 所示，纵横比接近 1:4。这是通过两个专门设计的镜头实现的。