3D Top-Hat Beam Shaper — RechnerVersion 2.3

Eine Fokussierlinse macht aus Ihrem Gauß-Strahl einen Gauß-Spot — in der Mitte hell, zum Rand hin abfallend. Ein 3D Top-Hat ersetzt das durch einen runden, flachgedeckten Spot: gleichmäßige Fluenz über das Plateau, steile Flanken und keine starken Nebenordnungen. Der Spot wird größer als der ungeformte Fokus und hält seine Form über einen definierten Tiefenbereich. Diese beiden Zahlen liefert Ihnen dieser Rechner.

3D Top-Hat gehört zu Midels 3D-EDOF-Portfolio (Extended Depth of Focus), neben 3D Gaussian und 3D Ring-Core.

Beide Diagramme sind schematisch, maßstabsgetreu — keine physikalische Simulation. Sie veranschaulichen die berechneten Zahlen und die garantierte Spezifikation; jedes Design wird vor dem Angebot individuell simuliert und bestätigt.

Spot-Querschnitt — beide Profile sind in der transversalen Achse maßstabsgetreu gezeichnet und auf dasselbe Maximum normiert, der Graph vergleicht also Breite und Form, nicht die absolute Intensität. Die Flat-Top-Flanke ist genau so steil wie die Gauß-Flanke gezeichnet: ein fokussierter Flat-Top ist durch dieselbe Optik beugungsbegrenzt, seine Flanke ist also nicht schärfer als der ungeformte Fokus. Das Plateau und der ≤ 5-%-Nebenordnungspegel veranschaulichen die garantierte Spezifikation.

Schärfentiefe — die beiden Bereiche sind die berechneten Zahlen oben, auf einer gemeinsamen z-Achse gezeichnet. Ein Flat-Top-Profil hält seine Uniformität über einen kürzeren Bereich, als ein Gauß-Strahl seinen Durchmesser hält. Die beiden Kriterien sind verschieden, lesen Sie jeden Balken gegen seine eigene Definition, nicht als Verhältnis.

Wellenlänge λ — die Laserwellenlänge. Standardprodukte decken 343–355 nm, 515–532 nm und 1030–1064 nm ab.

Eingangs-Strahl-Ø (1/e²) — Strahldurchmesser in der Shaper-Ebene, 1/e²-Intensitätsdefinition. Standardgrößen sind 2,5, 5 und 8 mm.

Strahlqualität M² — wie nah Ihr Strahl an einem perfekten Gauß-Strahl ist (M² = 1 ist perfekt). Dieses Modell gilt für M² 1,00 – 1,30; außerhalb dieses Bereichs bewerten wir Ihren Fall individuell.

Brennweite f — effektive Brennweite der Fokussieroptik (Dünne-Linse-Näherung).

Spot-Ø (1/e²) — der Fokus, den dieselbe Linse ohne Shaper liefern würde: d₀ = 4·λ·f·M² / (π·D).

Rayleigh-Länge z_R — zR = π·w₀² / (M²·λ) mit w₀ = d₀/2. Der Abstand vom Fokus, in dem der Strahldurchmesser um √2 gewachsen ist — etwa 41 %.

Schärfentiefe (2·z_R) — die klassische Lehrbuch-Schärfentiefe, das Doppelte der Rayleigh-Länge.

Top-Hat-Spot-Ø (1/e²) — Durchmesser des runden Flat-Top-Spots, aus der Gauß-Referenz über Midels gemessenes Design-Modell abgeleitet. Er ist immer größer als der ungeformte Fokus; das ist der Kompromiss, den Sie für ein gleichmäßiges Profil zahlen.

Effektive Schärfentiefe — der z-Bereich, über den der Top-Hat sein spezifiziertes Profil hält, ebenfalls aus dem Design-Modell. Es ist nicht dasselbe Kriterium wie die Gauß-2·z_R (Durchmesserzunahme) — ein Flat-Top wird an der Uniformität gemessen, dem strengeren Test.

Minimale freie Apertur — jede Apertur in Ihrem Strahlengang (Scanner-Spiegel, Fokussierlinse, was zuletzt kommt) sollte mindestens 2 × D betragen. Darunter halten die Zahlen hier nicht mehr.

Die Leistungswerte gelten für einen TEM₀₀-Gauß-Eingang mit beugungsbegrenzter Wellenfrontqualität in der DOE-Ebene (λ/10 RMS oder besser) und ausreichender freier Apertur.

Standardprodukt-Verfügbarkeit erfordert sowohl einen Standard-Eingangs-Strahl-Ø (2,5 / 5 / 8 mm, ±0,05 mm) als auch eine Wellenlänge innerhalb eines der drei Standardbänder. Alles andere ist ein Custom-Design — weiterhin machbar, nur nicht ab Lager.

Jedes Design wird vor dem Angebot individuell simuliert und bestätigt. Behandeln Sie die Zahlen hier als erste Schätzung, nicht als Spezifikation.