제목 베셀 빔(Bessell beam) 개요 및 응용분야
등록일 2021-05-14

1. Bessel Beam 개요

  전통적인 가공기술은 공구와 가공물의 접촉에 의한 변형의 문제가 발생되고 공구자체는 피삭물 가공으로 인하여 진동이나 충격 등 마찰 및 마모가 발생하며 이 마모에 의한 치수 변화가 생긴다. 하지만 레이저 가공은 비접촉 가공이기 때문에 앞서 언급한 문제는 일으키지 않는다.

  레이저 가공은 빔의 형태로 파장과 집광시키는 거리에 따라 지름(spot size)이 달라지므로 초점거리(Working Distance, WD)도 주의 깊게 제어하지 않으면 안된다. 이러한 애로사항을 개선하고자 레이저 가공에서도 긴 초점의 프로세스가 요구되는 경우도 있다. 여기서 Bessel Beam이라 하는 특성을 이용할 경우에는 이상에서 설명한 긴초점을 해결할 수 있을 것이다.


2. Bessel Beam

  볼록렌즈에 의한 집광은 렌즈에 입사된 전체의 빛을 초점으로 집중시켜 집광시키는 것으로 베셀빔은 조사된 면이 전파 축을 회전대칭축으로한 원추형(엑시콘)면으로 전파축을 따라 축상에 고광휘도로 간섭에 의해 생성되는 것이다. 베셀빔을 발생시키는 방법을 여러 가지 거론되고 있지만 일반적으로 원추형상의 렌즈인 “엑시콘”렌즈를 사용하고 있다. 그림.1의 해칭부 평행사변형이 베셀빔 발생 영역이다.







  베셀빔은 미세하게 집광한 스폿경을 긴 전파 거리(DOF)에 걸쳐 유지 가능한 특징을 가진, 즉 초점 심도가 깊은 것이다. 볼록렌즈 집광과 비교해서 초점 심도는 약 3자리수 정도로 깊다. 예를 들어 빔 직경이 15mm 의 가시광(532mm)를 포커싱해서 직경 5um 할 때 초점심도는 약 16um으로 계산 되지만 베셀빔을 채용 시 mm까지 가능하 다. 이와 같이 초점심도가 커지므로 W.D의 제약을 덜 받을 수 있고, 계산에 의한 광학계의 얼라이먼트가 어느정도 벗어나도 빔 상태는 변하지 않는다. 따라서 공정 범위 가 넓어진다는 것이다.


3. Bessel Beam 용도

· 레이저 천공/드릴링

· 레이저 글래스 컷팅

· 빔 트래핑

· 옵티컬 코히어런스 토모그라피(OCT)

· 각막 수술




출처 : Laser Solutions_2017_12

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