10、激光束特性：M² 模型解析

激光束特性：M² 模型解析

1. 立体光刻扫描系统概述

立体光刻扫描系统采用氦 - 镉紫外多模激光器。系统包含 AO 调制器、光束扩展器、y 扫描镜和 x 扫描镜等组件。激光束经聚焦后作用于液态光聚合物表面，其针孔焦平面轮廓展示了该表面的辐照度分布。

1.1 最大收敛角与 M² 的计算

激光束聚焦在容器表面的最大收敛角为 $\theta_{21max} = \lambda / yT$，其中 $\lambda$ 为激光波长，$y$ 为相关参数，$T$ 为投掷距离。聚焦光束腰直径为 $2W_{02}$，衍射受限光束的发散角为 $\theta_{n} = 2\lambda / \pi W_{02}$。根据公式 $M_{21max} = \theta_{21max} / \theta_{n} = \pi W_{02}\lambda / 2\lambda yT$ 可定义该应用的最大 $M^{2}$ 值。

计算 $T$ 有两种方法：
- 方法一 ：通过系统照片缩放估计，$T$ 在 0.6 m 至 0.7 m 之间，合理值取 $T = 0.65$ m。$y$ 扫描镜直径 $A$ 约为 275 mm，安全系数 $r$ 约为 1.5，可得 $2W_{A}$ 约为 5.2 mm，$M_{slit}^{2}$ 约为 4.8。
- 方法二 ：从容器反向计算至 $y$ 扫描镜的光束直径。已知激光设计用于该应用且测量数据在标称光束规格内，测量数据为刀口单位。找到容器处的刀口腰直径后，可计算 $\theta_{n}$ 和 $2W_{A}$。

1.2 转换为一致的刀口单位