在通常的激光器性能檢測中,我們可能會碰到一個檢測參數,那就是瑞利長度,瑞利長度是激光器的性能參數之一。
瑞利長度也有時候叫焦深,專業術語叫瑞利長度,當激光束的腰斑半徑ω0增加到√2ω0時的光束傳輸距離z,稱為瑞利長度,焦深為2倍瑞利長度。瑞利長度越長,則光束在焊接工件時,光斑面積變化較小,能量密度變化也更小,在光斑覆蓋范圍內,功率密度更穩定。
一般瑞利長度相對長的,就說明焦深也長,這樣找焦點之后,對工件一些變形以及高反材料的焊接虛焊概率低,因為輕微的高度變化不會對激光能量密度發生太大影響,同時也降低了對找焦點的要求。
瑞利長度英文:Rayleigh length
定義:束腰與模式半徑增加到2的平方根倍處的距離。
激光光束的瑞利長度(瑞利范圍)是其束腰(在傳播方向上)與光束半徑增加到2的平方根倍處的距離。對于截面為圓形的光束,對應其模式面積變為2倍時的點。
高斯光束的瑞利長度是有束腰半徑w0和波長λ決定的:
其中波長λ為真空波長除以材料的折射率n。
對于給定束腰半徑的光束,且光束質量不是理想的,瑞利長度有效減小的因子為 M2因子。即給定束腰半徑的情況下,這一光束具有更大的光束發散角。
在計算聚焦激光光束時,采用瑞利長度很方便,它決定了焦深。因此光束聚焦程度與焦點處光強之間需要權衡,聚焦不太強的光束瑞利長度更長,即焦深更大。例如,當聚焦的泵浦光束瑞利長度與增益介質長度相比擬時,可以得到最高的激光增益:較弱的聚焦會降低泵浦強度,而更強的聚焦引起強的發散會限制有效相互作用長度。非線性相互作用是類似的情形,例如,倍頻產生,盡管這時還存在一些復雜的諸如古依相移等效應,這里相位匹配是很重要的。
早期通常采用共焦參數b表示,它是瑞利長度的兩倍。
瑞利長度檢測項目主要是為了,評估激光器的光束質量和性能指標,瑞利長度檢測是一項非常重要的檢測工作,尤其是對于激光的光束性能評估。
瑞利長度(Rayleigh Length或Rayleigh Range),在光學和激光科學中,是一個非常關鍵的參數,它描述了高斯光束從其最窄點(腰部)開始,到光束截面面積擴大為腰部面積兩倍時的距離。瑞利長度體現了光束的發散特性,對于理解、設計和優化激光系統至關重要。
瑞利長度對激光的影響
光束質量:瑞利長度越長,表示光束在傳播過程中的發散越慢,光束質量越高,這對于遠距離傳輸、精密加工(如激光切割、打標)以及光學系統設計都是有利的。
聚焦性能:影響激光在焦點處的能量集中度,進而影響加工效率和精度。較長的瑞利長度有助于在較寬的范圍內保持穩定的聚焦效果。
光斑尺寸:決定光束在不同距離上的光斑大小,這對于需要控制光斑尺寸的應用(如激光醫療、科研實驗)極為重要。
瑞利長度的測試儀器
光束分析儀:集成了多種測量功能,包括遠場/近場掃描,能夠直接給出包括瑞利長度在內的光束參數。
激光干涉儀:高精度測量光束波前,適合于要求極高的測量應用。
CCD光束分析系統:結合相機和專業分析軟件,適合實驗室和生產環境中的快速測量。
刀口/針孔掃描儀:較為傳統的方法,適用于特定條件下的精確測量。
深圳中為檢驗從事激光器光束性能檢測服務十余年,擁有豐富的光束性能檢測經驗,公司技術團隊長期從事激光檢測工作,可以提供一站式的瑞利長度測試服務,目前我司采用的檢測標準是GB/T 26599.1標準,檢測設備先進,檢測結果精準,歡迎來電咨詢。
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