Strahlformung
Unkomplizierte Gauß zu Top-Hat Laserstrahlformung.
Laserstrahlformung mit Asphären
Mit dem a|TopShape, a|AiryShape und a|SqAiryShape aus dem Laser Beam Shaping Sortiment bietet asphericon effiziente Top-Hat Beam Shaper für maximale Ergebnisse in allen Laseranwendungen. Auf asphärischen Optiken basierend, ermöglichen die modularen Komponenten die unkomplizierte Transformation Gaußscher Laserstrahlen in verschiedene runde und quadratische Top-Hat Profile. Dank präzisester Fertigungstechnik überzeugen die Laserstrahlformer mit einer Strahlqualität auf höchstem Level und sind vielfältig einsetzbar.
NEU: Entdecken Sie außerdem das neuste Produkt der asphericon Strahlformerserie - den a|TopHat Tune Circle zur Formung runder Top-Hat Profile mit Strahldurchmessern von 1 bis 10 mm.
Überzeugen Sie sich selbst und erfahren Sie mehr in unseren Produktvideos:
Laserstrahlformer für kollimierte Top-Hat Profile
a|TopShape
Der a|TopShape ist ein innovativer Strahlformer, der kollimierte Gaußstrahlen in leicht vergrößerte (M ≈ 1,5) kollimierte Top-Hat Strahlen mit gleichmäßiger Intensitätsverteilung umwandelt. Er überzeugt mit seiner kompakten Bauweise und einer herausragenden optischen Qualität (Beam Uniformity < 0,1). Der Laserstrahlformer deckt einen großen Spektralbereich (320 nm - 1600 nm) ab, akzeptiert unterschiedliche Eingangsstrahldurchmesser bis zu ±10% und erzeugt ein stabiles Strahlprofil für mindestens 300 mm.
Mit Hilfe der LongDistance Variante, a|TopShape LD, können sogar homogene Strahlprofile in einem Arbeitsabstand von bis zu 1,5 m erreicht werden. Mit dem neuen a|TopShape LDX, kann das Strahlprofil durch Anpassung des Eingangsstrahldurchmessers auf große Arbeitsabstände von bis zu 3 m verschoben werden. Da der effektive Arbeitsabstand bei einer nachfolgenden Reduzierung der Strahlgröße abnimmt, eignen sich a|TopShape LD und LDX besonders für Anwendungen, die kleinere Strahldurchmesser erfordern. Für Anwendungen mit geringeren Homogenitäts-Anforderungen an das Strahlprofil, sind noch größere Arbeitsabstände realisierbar (siehe dazu Abschnitt Flexibilität).
Spezifikationen
- Erzeugung kollimierter Top-Hat Profile
- Ausgezeichnete optische Qualität (Beam Uniformity bis zu 0,05) ohne Leistungsverluste
- Großer Spektralbereich (320 nm bis 1600 nm) und geeignet für Multi-Wellenlängen-Anwendungen
- Propagationslänge/Propagation depth (bei Beam Uniformity < 0,1):
- a|TopShape mindestens 300 mm
- a|TopShape LD bis zu 1,5 m
- a|TopShape LDX mindestens 1,5 m, verschiebbar auf größere Arbeitsabstände bis mind. 3 m
- Eingangsstrahldurchmesser:
- @ 1/e2 = 10 mm (± 10%) für a|TopShape & a|TopShape LD
- @ 1/e2 = 10,0 - 10,4 mm für a|TopShape LDX
- Ausgangsstrahldurchmesser @ FWHM = zwischen 15,2 mm und 15,7 mm
- Laserzerstörschwelle: 12 J/cm2, 100 Hz, 6 ns, 532 nm
Für Anwendungen mit höheren Laserleistungen fragen Sie bitte nach einer V-Beschichtung. Kontaktieren Sie uns für ein individuelles Angebot.
a|TopShape
a|TopShape LD
a|TopShape LDXTechnische Dimensionen [mm]
Flexibilität
Das besondere Merkmal von a|TopShape LD und LDX ist ihre lange und stabile Ausbreitungsdistanz. Die folgende Abbildung zeigt die Intensitätsverteilung bei einem Arbeitsabstand von 100 mm, 1000 mm, 3000 mm und 4000 mm. Sie ist durch eine Beam Uniformity von 0,05 bis zu 1500 mm für beide Strahlformer gekennzeichnet. Durch Variation des Eingangsstrahldurchmessers, kann für den TopShape LDX eine Strahlhomogenität (Beam Uniformity) von 0,06 sogar bis zu 3200 mm gewährleistet werden.
Der a|VariColl ist aufgrund seines flexiblen Ausgangsdurchmessers der ideale Kollimator zur Verschiebung des Arbeitsbereichs des a|TopShape LDX. Weitere Informationen dazu finden Sie unter Faserkollimation & Faserkopplung.
Wellenlängenbereich
Abgedeckter Wellenlängenbereich des Laserstrahlformers a|TopShape für die Designwellenlängen [nm] 355, 632 und 1064 sowie a|TopShape LD und LDX für die Designwellenlängen [nm] 355, 405, 532, 632, 780 und 1064.
Vorteile von Top-Hat-Intensitätsverteilungen
Strahlformung spielt, z.B. bei Anwendungen in der Lasermaterialbearbeitung und Mikroskopie (z.B.Fluoreszenzmikroskopie), eine wichtige Rolle. Meist werden in Laseranwendungen gaußförmige Strahlprofile genutzt. Diese weisen im Hinblick auf die Verteilung ihrer Intensität Schwächen auf. Mit homogenen Intensitätsverteilungen, sog. Top-Hats, lassen sich deutlich bessere Ergebnisse erzielen als mit Gaußschen Profilen. Sie ermöglichen z.B. eine hohe Kantensteilheit des Laserstrahls und damit Qualität einer Schnittkante oder auch eine gleichmäßige Ausleuchtung. Profitieren auch Sie für Ihre Anwendung von der einfachen Handhabung und wandeln Sie Gauß-Profile in kollimierte oder fokussierte Top-Hat-Intensitätsverteilungen um.
Laserstrahlformer für fokussierte Strahlprofile
a|AiryShape & a|SqAiryShape
Weitere Beam Shaper, optimiert für Wellenlängen von 300 nm bis 1600 nm, sind der a|AiryShape und der a|SqAiryShape. Beide Laserstrahlformer ermöglichen in Kombination mit einer Fokussierlinse die Umwandlung von kollimierten Gaußstrahlen in verschiedene fokussierte Strahlprofile (z.B. Top-Hat, Donut). Beide Beam Shaper überzeugen durch ihr kompaktes Design (nur 17,3 mm Länge) und lassen sich einfach in bestehende Anwendungssetups integrieren. Ihr Arbeitsabstand kann in Abhängigkeit der verwendeten Fokussierlinse extrem verringert werden. Beispielsweise kann schon die Integration eines a|SqAiryShapes zusammen mit einer Linse der Brennweite 200 mm sowie einem a|BeamExpander die Gesamtbaulänge um 25% reduzieren.
Spezifikationen & Technische Dimensionen [mm]
- Erzeugung verschiedener Strahlprofile im Fokus
- Profilgröße leicht skalierbar durch Brennweite
- Optimiert für Wellenlängen von 300 nm bis 1600 nm
- Einfache Integration in bestehende Set-ups
- Perfekte Ausrichtung durch hochpräzise Fassung
- Kompaktes Design
- Eingangsstrahldurchmesser @ 1/e2 = 10 mm; Ausgangsstrahldurchmesser dAiry = 10 mm
- Laserzerstörschwelle: 12 J/cm2, 100 Hz, 6 ns, 532 nm
Leistung und Flexibilität
In den folgenden Abbildungen sind normierte Strahlprofilabschnitte entlang ihrer Ausbreitungsrichtung (z-Achse) in einem Diagramm zusammengefasst. Der erfasste Bereich beträgt ± 1,5 mm um die Strahltaille. Darüber hinaus werden die entsprechend interessantesten Intensitätsprofile in den verschiedenen Arbeitsebenen als 2D- und Querschnittsdiagramme dargestellt. Beide Diagramme der charakteristischen Strahlprofile wurden mit dem a|AiryShape (λ = 635 nm) erzeugt. Durch das Funktionsprinzip des a|AiryShape ist es möglich, nicht nur ein Top-Hat-Strahlprofil in der Fokusebene einer Fokussierlinse zu erzeugen, sondern verschiedene Profile in unterschiedlichen Arbeitsabständen. Die Erzeugung der dargestellten Strahlprofile hängt von der Eingangsstrahlqualität ab. Für optimale Ergebnisse ist ein perfekter kollimierter Strahl mit minimierten Wellenfrontfehlern erforderlich.
Die Abbildung rechts zeigt Strahlprofilquerschnitte des a|SqAiryShape (λ = 1064 nm), sowie dessen Intensitätsprofile in den verschiedenen Arbeitsebenen. Der erfasste Bereich beträgt ± 6 mm um die Strahltaille. Aufgrund des Funktionsprinzips des a|SqAiryShape wird nicht nur ein quadratisches Top-Hat-Profil im Fokusbereich erzeugt, sondern eine Vielzahl von Profilen mit vierfacher Symmetrie. Auch beim a|SqAiryShape hängt die Erzeugung der Strahlprofile von der Qualität des Eingangsstrahls ab. Für bestmögliche Ergebnisse ist ein perfekter kollimierter Strahl mit minimierten Wellenfrontfehlern erforderlich.
Wellenlängenbereich
Abgedeckter Wellenlängenbereich der Strahlformer a|AiryShape und a|SqAiryShape für die Designwellenlängen [nm] 355, 532, 632, 780, 1064.
Strahlformer für skalierbare Top-Hat Strahlprofile
a|TopHat Tune
Der a|TopHat Tune formt Laserstrahlen zu runden, elliptischen, quadratischen und rechteckigen TopHat Profilen mit Strahldurchmessern von 0,5 mm bis zu großen Durchmessern . In Kombination mit Fokussierlinsen verschiedener Brennweiten werden Arbeitsabstand und TopHat Durchmesser ohne Qualitätsverlust skaliert. Durch einfaches Auswechseln der Fokussierlinse lässt sich die Größe des Strahldurchmessers verändern, ohne die Qualität des Strahlprofils zu beeinträchtigen. Diese Flexibilität macht den Strahlformer zu einem vielseitigen Werkzeug für wechselnde Prozessanforderungen.
Optimiert für Wellenlängen von 266 bis 2100 nm, garantiert der a|TopHat Tune durch seine hochpräzise Fassung eine perfekte Ausrichtung innerhalb des Anwendungssetups. Die Intensitätsverteilungsmessung belegt die exzellente (gleichmäßige) Strahlverteilung – das System erzeugt über den gesamten Spot gleichmäßige Intensitätsprofile. Mit einem Außendurchmesser von 30 mm passt der a|TopHat Tune in jeden Standardhalter, wie zum Beispiel den a|VariMount. Einsetzen, mit einer Fokussierlinse verbinden, Bearbeitungsprozess starten - eine Nachjustage ist nicht erforderlich. Resultat: Reproduzierbare Intensitätsverteilungen für die Lasermaterialbearbeitung, Mikrobearbeitung und jede Anwendung, in der absolute Strahlhomogenität entscheidend ist.
Spezifikationen & Technische Dimensionen [mm]
- Erhältlich für runde, elliptische, quadratische und rechteckige Top-Hat Profile
- Optimiert für Wellenlängen von 266 nm bis 2100 nm
- Designwellenlängen: 355 nm, 532 nm, 632 nm, 780 nm, 1064 nm, 1550 nm und 2000 nm (Breitbandbeschichtung ermöglicht Nutzung für breiteren Wellenlängenbereich; Hinweis: Durchmesser variiert je nach Wellenlänge)
- Eingangsstrahldurchmesser: 10 mm bei 1/e²
- Profilgröße einfach skalierbar über Brennweite
- Designabstand zwischen Strahlformer und Fokuslinse: 17 mm (ideal in Kombination mit a|MountedAspheres von asphericon) oder 250 mm
- Laserzerstörschwelle: 12 J/cm², 100 Hz, 6 ns, 532 nm
Für Anwendungen mit höheren Laserleistungen fragen Sie bitte nach einer V-Beschichtung. Kontaktieren Sie uns für ein individuelles Angebot
Flexibilität
Der a|TopHat Tune liefert Top-Hat Profile in variabler Geometrie und Größe. Die Abbildung unten links zeigt, dass sich durch den Einsatz von Fokussierlinsen beliebiger Brennweite der Arbeitsabstand und Profildurchmesser unkompliziert anpassen lässt. Dies macht den a|TopHat Tune zu einem vielseitigen Werkzeug für Anwendungen, die unterschiedliche Strahldurchmesser bei gleichbleibendem Strahlprofil erfordern.
Das Diagramm links zeigt am Beispiel des a|TopHat Tune Circle Large, wie sich der Top-Hat Durchmesser in Abhängigkeit der EFL verändert.
Für optimale Ergebnisse empfehlen wir, den a|TopHat Tune mit gefassten Asphären von asphericon zu verwenden. Diese Optiken sind dank ihres Montagekonzepts präzise ausgerichtet und unkompliziert zu integrieren. Durch einfaches Aufschrauben der Linse ist der Strahlformer einsatzbereit und erzeugt hochpräzise Top-Hat Profile bei minimalem Einrichtungsaufwand. Diese nahtlose Kompatibilität erhöht den Komfort und die Zuverlässigkeit innerhalb des Set-ups und macht den Strahlformer zu einer erstklassigen Wahl auch für anspruchsvolle optische Anwendungen.
Die Tabelle im Folgenden zeigt alle erhältlichen a|TopHat Tune Varianten in Abhängigkeit der gewünschten Profilform und -größe.
| Produkt | Eingangsstrahldurchmesser | FWHM | Arbeitsabstand | Abstand zum Fokussierelement |
|---|---|---|---|---|
| Circle Small | 5 mm | 1 mm* | 200 mm* | 250 mm |
| Circle Large | 10 mm | 8 mm** | 75 mm* | 17 mm |
| Square Small | 5 mm | 1 mm* | 200 mm* | 250 mm |
| Square Large | 10 mm | 8 mm** | 75 mm* | 17 mm |
| Rectangle low-AR | 5 mm | 0.5 x 1.5 mm* | 200 mm* | 250 mm |
| Rectangle high-AR | Verfügbar auf Anfrage/als kundenspezifische Lösung | |||
| Ellipse | Verfügbar auf Anfrage/als kundenspezifische Lösung |
Leistung
Die Leistungsstärke des a|TopHat Tune zeigt sich vor allem in der exzellenten Beam Uniformity. Die hier dargestellten simulierten Intensitätsverteilungen - verwendet wurden a|TopHat Tune Circle, Square und Rectangle bei 780 nm, kombiniert mit einer 75 mm Fokussierlinse - zeigen eine vollkommen gleichmäßige Intensitätsverteilung über den gesamten Spot.
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