定义
具有平坦强度分布的光束。
平顶光束（或顶帽光束）是一种光束（通常是转换的激光束），其强度分布在大部分覆盖区域上是平坦的。 例如，这与高斯光束形成鲜明对比，高斯光束的强度从光束轴上的最大值平滑衰减到零。 某些激光应用需要这样的光束轮廓。 例如，在某些用于加工半导体晶片和其他材料的技术中，需要在某些区域上保持恒定的强度。 此外，当使用平顶光束执行时，在非常高功率水平下的非线性频率转换可以更有效。
图1：平顶光束剖面（红色）与高斯（绿色）和超高斯（蓝色）强度剖面的比较。所有三个光束都具有相同的光功率和相同的有效模式面积。
然而，通常情况下，平顶梁轮廓仍然具有一些光滑的边缘，因此可以用超高斯轮廓而不是矩形轮廓近似。 n阶的超高斯强度分布由以下等式定义：
阶数越高，轮廓的边缘越陡峭。
平顶光束可以是空间相干的，具有平滑的相位轮廓。 然而，用某些光束均质器制成的平顶光束在空间上是不相干的，具有相当复杂的相剖面。 在这种情况下，只有通过叠加许多光谱分量才能实现平坦的强度分布，每个光谱分量可能具有相当结构化的强度分布。
图2：光束质量系数M2超高斯光束作为超高斯阶的函数。（2 对应于高斯光束）。
图2显示了光束质量因数M2超高斯光束作为超高斯阶的函数。 我们越接近具有远光阶的矩形轮廓，光束质量就越差。
相干平顶光束的传播
请注意，与高斯光束相比，平顶光束不是自由空间模式。 这意味着在自由空间中传播期间，强度分布的形状将发生变化。 强度分布的边缘越陡峭，这种变化发生得越快。 图3显示了具有超高斯阶8和平坦波前的初始超高斯波束剖面的仿真示例。
图3：自由空间中初始超高斯光束的演化。 梁轮廓首先收缩，然后再次扩展，现在获得光滑的边缘。 请注意，调整每个配置文件的色标，以便在光束轴上实现相同的颜色饱和度;实际上，扩展光束的强度会降低。
当然，在与应用的距离内，光束轮廓的变化可以忽略不计。 对于直径较大且强度剖面边缘不太陡峭的光束，光束尺寸和形状可以保持大致恒定。
平顶光束的产生
在许多情况下，通过首先从激光产生高斯光束，然后用合适的光学元件转换其强度分布来获得平顶光束。 有不同种类的光束均质机可以使用不同的操作原理进行这种转换;有些基于衍射光学。 不同类型的光束整形器在空间相干或非相干光束轮廓、可用顶帽区域的长度、对输入光束参数的灵敏度等方面可能有很大差异。
