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激光光束宽度测试项目

2024-06-07 15:46:30
阅读:

激光光束宽度通常定义为光束强度降至其峰值强度的1/e^2(约13.5%)时的宽度尺寸。


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这一定义源自高斯光束模型,在该模型中,激光光束的强度分布遵循高斯函数。由于大多数激光器产生的光束接近高斯分布,因此这一定义在行业内被广泛接受。ISO11146标准则给出了一个更精确的定义,基于功率密度分布的中心二阶矩来确定光束宽度,这适用于更广泛的光束类型。


激光光束宽度对激光器的性能有着显著影响,具体表现在以下几个方面:

1光束宽度直接影响激光的光束质量,通常用M^2因子(光束传播因子)来衡量。较小的光束宽度和较低的M^2值表示更好的光束质量,意味着光束更加集中,能量密度更高,这对于材料加工、精密测量和数据通信等领域尤为重要。

2光束宽度影响激光在聚焦时所能达到的最小光斑尺寸,进而影响加工精度和分辨率。较窄的光束可以实现更精细的加工和更高的能量密度,适用于微细加工、激光切割和激光打标等应用。

3光束宽度决定了相同功率下的功率密度,窄光束能提供更高的功率密度,这对于需要高能量密度的应用如材料去除、焊接和熔覆至关重要。

4光束宽度与光束的发散角有关,较宽的光束在远距离传输时发散更快,影响远距离瞄准和成像的准确性。因此,光束宽度的选择会影响激光系统的有效工作距离和应用范围。

5在材料加工中,光束宽度影响热影响区域的大小。较窄的光束可以减少热损伤,适合对热效应敏感的材料处理。

6光束宽度还影响激光系统的整体设计和成本。窄光束可能需要更复杂的光学系统来聚焦和控制,从而增加系统的复杂性和成本。

 

所以针对激光光束宽度进行测试是我们衡量激光器性能的重要方式和方法。

 

我司是专业的激光设备检测和认证机构,本文将为大家介绍激光光束宽度测试项目的相关内容。

 

一、测试环境的要求

应该满足被测激光器和所用测试仪器使用说明书中规定工作环境条件。通常一般测试在环境温度

15℃ ~ 35℃,相对湿度45%~75%的常压条件下进行;仲裁测试在环境温度(25±2)℃,相对湿度

45%~55%的常压下进行。整个测量系统应处于无明显振动、气流、烟尘和杂散辐射的环境中,不得有 影响测量结果的干扰。

 

二、测试设备的要求

测试仪器设备应符合 GB/T19022的要求。本标准强调以下几点:

a) 对光学零件的要求:测试所用光束变换和/或聚焦的光学零件要适应所测激光波长,应尽量满

足无像差的要求,并要有足够的孔径,使得其所造成的总功率(或能量)损失不大于1%;

b) 对光衰减器的要求:测试所用光衰减器应使其对波长依赖性、偏振依赖性、角度依赖性、非线

性和非均匀性最小,或可通过标定和数据处理得到一定程度的修正;

c) 对光学系统的要求:测试所用光学系统应尽量减少散斑和干涉效应引起的干扰,使相对功率密

度分布没有明显变化;

d) 对探测器系统的要求:所用阵列式探测器覆盖光束短主轴方向光束宽度的像素数不应低于

100。探测器的动态范围不低于8bit。需特别细心查明探测器表面的损伤阈值,以便不被激光

光束击穿。应从制造者的数据或通过测量确认探测器系统的输出量(例如电压)与输入量(

光功率)成线性关系,并标定探测器系统的波长依赖性、非线性和非均匀性,使得可能经数据处

理得到一定程度的修正。


三、安全防护

测试过程的安全防护应符合 GB7247.1的有关规定。


四、测试方法的选择

测试方法的选择应根据被测激光设备和所具有的测试设备条件,由本标准规定的其中一种方法进

行测试。小孔扫描方法按附录 B中规定的试验方法进行。


五、测试准备

测试工作应按以下要求做好准备:

a) 了解所测激光的输出特性和技术规范,按有关测量参数选择测量方法,组成适用的测量系统;

b) 采取诸如试验装置机械振动的隔离,屏蔽外部的辐射,实验室的恒温等适当措施,使所测量结

果的不确定性最低;

c) 应该特别小心,在高功率激光光束路径的大气环境中,确保不含有吸收激光辐射和引起被测光

束热畸变的气体和水汽;

d) 调整测量系统和/或被测激光器,使两者共轴;

e) 按照实验室安全规则和激光防护要求,对场地和仪器设备检查,符合要求后方可进行测试。

 

六、测试方式汇总

目前针对激光光束宽度的测试方法

 

序号

测试方法

1

阵列探测器采集图象法(CCD)

2

扫描探针采集图象测试方法

3

激光光束宽度替代测试方法

 

可变孔径测试方法

移动刀口测试方法

移动狭缝测试方法

 

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