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平顶光束整形器切割薄膜,减少热影响区和提高效率

平顶光束整形器是一种衍射平面光学元件,它接收单模高斯光束作为输入,并输出一个具有可控形状(正方形、矩形、线形或圆形图像)的平面光强光斑。平顶光束整形器能够切割薄膜,减少热影响区和提高效率,如OLED薄膜。

随着有机发光二极管(OLED)屏幕需求的不断增长,人们要求更高的功率和更好的加工质量,便开始寻找更好的激光薄膜切割解决方案。制造商目前面临的问题之一是减少切口边缘的热影响区(HAZ)。为缓解这一问题,人们提供了两种解决方案。其中一种解决方案是使用短脉冲CO2激光器来降低热影响区(HAZ)。另一种的解决方案是使用平顶光束整形器,以减少激光处理区域的边缘宽度,从而减少热影响区(HAZ)。

衍射平顶光束整形器在激光薄膜切割中的集成

衍射平顶光束整形器通常很容易集成到现有的激光机中,用于薄膜切割应用。此类机器通常通过使用载物台扫描头或使用振镜和场镜(F-theta镜)设置来控制光束来创建切割路径。在这两种情况下,使用Holo/Or的DOE之一获得平顶光束轮廓很简单,因为您只需将单个的平顶光束激光器组件集成到现有光路中就可以了。

成功使用平顶激光整形器的前提条件是:

单模输入光束,M2<1.3(典型或大多数CO2激光器);

光束直径+-5%的设计光束整形器输入直径;

清洗的扫描仪,透镜和所有其他光学元件的光圈至少是输入光束尺寸X2倍。

什么是平顶光束整形器?

平顶光束整形器是一种衍射元件,其设计目的是改变高斯单模光束的能量分布,使其达到更理想的分布。平顶光束整形器可以将输出光束塑造成一个平坦、均匀、边缘锋利的光斑,这个光斑可以变换成各种形状的光斑,包括直线、圆形、正方形或矩形光斑,当然也可以设计成自定义形状的元素,这些所有图形光斑的顶部光强都是平的。

平顶光束与具有相同阈值区域大小的高斯分布相比,平顶光束轮廓的边缘要锐利得多。这意味着更加小的区域将暴露在光束中,并且应该减少热影响区(HAZ)。

由于薄膜切割是一种阈值工艺,因此它的特点是必须达到某个激光能量密度阈值才能加工特定区域。对于这样的阈值工艺,平顶光束能量分布的优点非常可取。

与单模光束的高斯光束分布不同,高斯光束光斑的宽度(在过程阈值之上)与能量成正比,平顶光束的能量剖面与阈值之上的光斑大小几乎没有关系。这意味着,在使用相同能量的激光器时,低能量的激光器也可以得到同样的结果。较低的能量意味着当使用平顶光束整形器得到平顶光束时,边缘的能量和热影响区要比直接使用高斯光束要小得多。

关于平顶光束整形器一些常见的问题

什么是平顶光束整形器?

平顶光束整形器是一种衍射平面光学元件,它接收单模高斯光束作为输入,并输出一个具有可控形状(正方形、矩形线或圆形图像)的平面光强光斑。

如何在加工过程中减少热影响区?

平顶光束整形器可以通过减少激光对边缘区域的暴露和减小激光峰值功率减小热影响区。

我怎样才能将一个平顶光束整形器集成到我的系统?

光束的尺寸和中心是主要的参数。由于它是一个单薄的元件,几乎可以沿着光路放置在任何地方,所以平顶光束整形器可以很容易地集成到大多数系统中。

为什么平顶分布有助于减少激光切割的热影响区?

由于大多数切削过程都是阈值过程,使用平顶强度时能量“浪费”较少,使用较少的能量也能达到同样的效果。这意味着相对而言,在形状的尖锐边缘有较少的能量,因此热影响区较小。

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