大多数激光束具有高斯辐照度分布，尽管在某些应用中使用非高斯光束可能是有益的。高斯光束的辐照度截面随着距中心距离的增加对称减小;相反，平顶梁，也称为平顶梁，通过光束横截面保持恒定的辐照度值，在激光系统的目标上提供一致的强度。
这会在半导体晶圆加工、其他材料加工和高功率光束的非线性频率转换等应用中产生更准确和可预测的结果。与高斯光束相比，平顶光束可以在处理系统中生成更干净的切口和更锐利的边缘，但生成平顶会增加额外的系统成本和复杂性。
一、平顶光束的缺点是什么?
平顶梁并非对所有情况都是完美或理想的。它们不像高斯激光束那样具有成本效益，因为需要额外的光束整形组件将激光器的高斯输出转换为平顶轮廓。该组件可以直接内置在激光源中，也可以在系统中的某些其他点的激光器外部使用。这些光束整形组件取决于输入光束大小并且对 xy 对齐敏感。此外，与高斯光束分布不同，平顶激光束分布在变换下不会保持不变。这意味着当光束在系统中传播时，入射的平顶光束轮廓将不会保持平顶形状。平顶光束轮廓最终会演变成类似于艾里斑分布的轮廓。
二、如何实现平顶光束?
当需要平顶光束轮廓但系统成本非常受限且性能不必非常高时，有时会使用孔径物理截断高斯光束以形成伪平顶轮廓。这会切断并浪费高斯光束翼部的能量，并且不会使光束的中心部分变平，但是当保持低成本是主要因素时，这种方法可能很有用。
对于需要更有效地使用昂贵的激光能量的高性能系统，光束整形组件用于将高斯光束转换为平顶光束。有几种不同类型的光束整形组件，包括折射、反射、全息和衍射设计。折射光束整形组件使用场映射非球面或自由曲面透镜和其他折射组件来控制光束的相位。它们受益于强度分布的均匀性和平坦的相位前沿。通过穿过伽利略或开普勒透镜组件中的光学元件来控制入射光束的振幅和相位。这个过程通常是高效的(>96% 的吞吐量)并且在组件的设计范围内与波长无关。
一些其他类型的折射光束整形器将输入的高斯光束分布转换为准直的艾里斑分布。这是有益的，因为艾里斑轮廓在通过衍射极限透镜组件聚焦后形成具有平顶轮廓的聚焦点。在包括微机械加工、光刻和微焊接在内的许多应用中，聚焦点都需要平顶轮廓。
激光束积分器或均化器是另一种类型的光束整形组件。它们由多个小透镜或小透镜组成，将入射光束分成更小的光束或小光束。然后聚焦组件透镜将子束叠加在目标平面上。最终输出轮廓通常是由阵列中每个小透镜确定的衍射图案的总和。他们可以将入射高斯光束转换为入射高斯光束的均匀平顶轮廓。然而，这些系统经常会遇到随机的辐照度波动，导致输出光束轮廓不是完全平坦的。
