La differenza principale tra un fascio flat-top e un fascio gaussiano è la distribuzione dell'intensità del fascio e gli scenari applicativi:
1. Distribuzione dell'intensità:
Fascio gaussiano: ha una distribuzione dell'intensità a campana, con l'intensità massima al centro e decrescente gradualmente verso i lati, seguendo una curva di distribuzione gaussiana. Questo raggio ha una densità di energia più elevata nell'area centrale, ma un'energia inferiore nell'area del bordo, con conseguente distribuzione dell'energia non uniforme.
Trave a sommità piatta: ha una distribuzione dell'intensità più uniforme su tutta la sezione trasversale della trave, con un'intensità relativamente costante nella zona centrale per poi scendere bruscamente verso il bordo, formando una forma piatta o a plateau, senza le "ali" ( aree a bassa intensità) in un fascio gaussiano.
2. Scenari applicativi:
Raggio gaussiano: grazie alle sue naturali caratteristiche di emissione, i raggi gaussiani vengono spesso utilizzati in applicazioni che richiedono che l'energia sia concentrata su una piccola area, come il taglio laser, la saldatura laser e la marcatura laser.
Trave a sommità piatta: adatta per applicazioni che richiedono una distribuzione uniforme dell'energia sull'intera sezione trasversale del fascio, come la lavorazione di wafer di semiconduttori, la lavorazione dei materiali e applicazioni di conversione di frequenza non lineare, in cui i raggi a sommità piatta possono fornire risultati più accurati e prevedibili.
3. Efficienza energetica:
Raggio gaussiano: a causa della presenza di "ali" a bassa intensità, i raggi gaussiani hanno una bassa efficienza energetica e possono causare danni alle aree circostanti al di fuori dell'area target.
Trave a sommità piatta: la distribuzione dell'energia è più uniforme e non ci sono "ali", quindi l'efficienza di utilizzo dell'energia è maggiore e il danno all'area circostante è minore.
4. Modellazione del fascio:
Raggio gaussiano: solitamente il laser emette un raggio gaussiano, che non richiede un'ulteriore modellazione del raggio.
Fascio a sommità piatta: il fascio gaussiano deve essere modellato da elementi ottici (come lenti asferiche, dispositivi ottici diffrattivi, ecc.) per ottenere un fascio a sommità piatta.
5. Costo e complessità:
Fascio gaussiano: sistema economico e semplice.
Trave a sommità piatta: a causa della necessità di componenti aggiuntivi per la sagomatura della trave, il costo e la complessità del sistema potrebbero aumentare.
6. Caratteristiche di propagazione del raggio:
Fascio gaussiano: quando si propaga nello spazio libero, il profilo del fascio è ancora gaussiano anche se cambia la dimensione del fascio.
Fascio a sommità piatta: quando si propaga nello spazio libero, la forma dell'intensità cambierà, il che non favorisce la propagazione a lunga distanza.
In generale, le travi flat-top e le travi gaussiane presentano ciascuna i propri vantaggi e la scelta di quale trave utilizzare dipende dai requisiti applicativi specifici e da considerazioni sui costi.
