Los sistemas láser se utilizan en muchos campos de la industria y la investigación. Algunas de las aplicaciones más comunes son el procesamiento de materiales, en el que la alta densidad de potencia de un haz láser enfocado se puede aprovechar para la ablación o el marcado de metales, por ejemplo. Siguiendo el mismo razonamiento, un punto láser enfocado también se utiliza en aplicaciones médicas para tratamientos de la piel o incluso en procedimientos quirúrgicos.
Un obstáculo que se encuentra en la mayoría de los sistemas láser utilizados en este tipo de aplicaciones es que el haz láser no tiene una distribución de radiancia uniforme cuando sale de la cavidad láser. En consecuencia, cuando el haz se enfoca mediante una lente óptica adecuada, esa falta de uniformidad del haz también está presente en el punto final sobre el objetivo. De hecho, el tipo más común de perfil de emisión natural de los láseres es la distribución gaussiana, que deriva su nombre de un conjunto particular de polinomios que resuelven la ecuación de onda. El más básico de estos polinomios es un modo de onda en el que la radiancia tiene un pico en el centro y luego disminuye lentamente a medida que aumenta la coordenada radial. Según la ecuación subyacente que describe el haz gaussiano, la radiancia se expande indefinidamente. Como se mencionó anteriormente, cuando el haz se enfoca, esta misma distribución se replica en el objetivo. Debido a esto, siempre hay un porcentaje finito de luz que cae fuera del punto objetivo deseado.
Un tipo más conveniente de distribución de radiancia, o irradiancia, sería aquella en la que existe un área de densidad de energía constante que está bien delimitada por bordes duros. Esta distribución de radiancia se conoce como distribución de sombrero de copa. Recibe el nombre del hecho de que su perfil unidimensional se asemeja al antiguo sombrero cilíndrico de hace dos siglos.
Con una distribución Top Hat, el proceso que involucra sistemas láser se vuelve mucho más eficiente. El punto de interés se irradia de manera más uniforme y las pérdidas inducidas por la luz que se filtra a las áreas circundantes, como de hecho sucede con los rayos gaussianos, ahora se evitan en gran medida.
Para convertir una distribución de radiancia gaussiana en una distribución de sombrero de copa, es necesario introducir un elemento adicional. Cuando la luz láser es monomodo y monocromática, este elemento adicional puede ser un elemento óptico difractivo que tiene la transformación compleja requerida codificada en sus píxeles. Este tipo de elemento óptico difractivo se conoce como un tipo específico de modelador de haz difractivo.
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