激光平顶光整形器的应用非常广泛，其核心价值在于将激光的能量分布变得极其均匀，并赋予光斑清晰锐利的边缘。这种特性在需要精确、一致且可控的激光能量输出的场景中至关重要。主要应用包括：材料加工（精密切割与钻孔、激光焊接与钎焊、激光表面处理、增材制造（3D打印）、半导体与光伏制造、显示器制造（激光剥离）、激光退火与掺杂）；声明科学（荧光显微镜、激光共聚焦显微镜、激光医疗等）；精密激光量测、科学研究（量子光学）等。

   很多用户经常面临一个头疼的问题：采购的平顶光整形器使用效果不佳，无法达到预期效果。主要原因来自两方面：一、选型不合适；二、装调不理想。平顶光整形器无论基于哪种技术方案，都是为特定参数的高斯光束“量身定做”的，任何偏差都会直接在输出的平顶光斑上反映出来。因此在采购之前的选型中，需要根据激光器本身参数特性、输出光斑的要求、平顶光整形器本身的特性和要求选择合适的型号。对选型问题，我们今天不展开讨论。今天我们以德国Asphricon公司最常用的基于非球面透镜的Topshape系列平顶光整形器为例，具体讨论一下装调环节的注意实现和方法，从而协助用户更好的达到使用效果。

德国Asphericon公司平顶光整形器：a|TopShape系列

   a|TopShape是一款创新的光束整形器，可将准直的高斯光束转换为尺寸略微增大（M ≈ 1.5）、具有均匀强度分布的准直平顶光束。其特点是设计紧凑、光学质量优异（光束均匀度< 0.1）。该激光光束整形器覆盖宽光谱范围（320–1600nm），可接受高达±10%的不同输入光束直径，并在至少300mm的距离内产生稳定的光束轮廓。

  使用长距离版本（a|TopShape LD），甚至可以在长达1.5 的工作距离上获得均匀的光束轮廓。借助新型a|TopShape LDX，可通过调节输入光束直径，将光束轮廓平移至远达3m的大工作距离。

   TopShape系列平顶光整形器最主要的注意事项是对输入激光光斑有比较严格的要求：高斯准直光束，直径：10+/-1mm。为了达到比较好的整形效果，需要一些匹配的测试设备、配件和固定调节夹具。其中最重要的一个测试设备是大孔径的光斑分析仪。因为平顶光整形器的输出光斑直径大概是15.2-15.7mm，因此需要一个探测器有效孔径最小要大于20mm，推荐22mm以上。推荐品牌和型号：美国Dataray公司的光斑分析仪TaperCamD-LCM。这款光斑分析仪是基于CMOS的光斑分析仪，拥有25mm*25mm的探测器，4.2M个像素，非常适合测量大光斑激光，覆盖波长范围355nm-1150nm，连续和脉冲激光都可以测量。

TaperCamD-LCM光斑分析仪

对自由空间输出的准直激光进行整形

     对应自由空间准直输出的激光束，首先需要用光斑分析仪测量其光斑直径。然后根据测量的光斑直径选择合适的扩束镜，将激光扩束到9-11mm之间。一般情况固定倍数的扩束镜价格便宜，优先选择。如果没有合适的固定倍率的扩束镜，可以考虑选择变倍扩束镜。通过扩束镜将准直激光扩束后，再次对激光光斑进行测量，确保其光斑直径在9-11mm范围内。同时可以通过在激光传输方向上不同位置测量激光光斑，通过光斑分析仪自带的光斑位置测量功能，判断激光传输方向是否与基板平行。

在激光扩束镜后面加入平顶光整形器，然后用光斑分析仪再次测量整形器后的光斑，通过对整形器安装固定角度的调节，查看整形后的效果，以便实现最佳整形效果。

对于光纤耦合输出的激光进行整形

     对于光纤耦合输出的激光器，首先需要增加一个光纤准直器，最好准直输出后的光斑直径可以到9-11mm。如果经过光纤准直器输出的光斑直径不合适，需要再增加合适的扩束镜，将光斑直径变到9-11mm范围内。再增加平顶光整形器。同样，在每个环节都需要对光斑直径进行测量，确保满足平顶光整形器的输入条件。最后还需要对整形后的光斑进行测量，验证其整形效果是否达标。

    对于光纤耦合输出的激光光源，在选择光纤准直器的时候有一个细节需要注意。在选择光纤准直器的时候，一般基于以下公司选择准直器的焦距。

    其中f’是光纤准直器的焦距，∅beam是准直后光斑直径，NA_e2是光纤的有效数值孔径，该值以输出光斑1/e²强度定义，与光纤厂家直接给出的NA有一定区别。另外，光纤的数值孔径存在批次差别，误差值大概在10%。因此，简单根据光纤厂家标称的数值孔径进行选择光纤准直器，估算出的输出激光光斑直径和实际参数会存在一定误差。因此最好对所有光纤耦合激光的光纤数值孔径有对应的测量数据。另外，对准直后的光斑直径利用光斑分析仪进行测量，确保满足平顶光整形器的输入条件。

附主流光纤品牌数值孔径参数：

   北京海科思锐光电仪器有限公司作为一家专业的激光和光电仪器代理商，不仅与30多家世界知名的激光和光强仪器厂家建立了密切的合作关系，用于丰富的产品资源，而且积累了丰富产品应用经验，可以为用户提供完善的产品应用支持以及多种解决方案。如果您在激光应用中遇到难题，欢迎来电交流。

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