激光光束寬度通常定義為光束強度降至其峰值強度的1/e^2(約13.5%)時的寬度尺寸。
這一定義源自高斯光束模型,在該模型中,激光光束的強度分布遵循高斯函數。由于大多數激光器產生的光束接近高斯分布,因此這一定義在行業內被廣泛接受。ISO11146標準則給出了一個更精確的定義,基于功率密度分布的中心二階矩來確定光束寬度,這適用于更廣泛的光束類型。
激光光束寬度對激光器的性能有著顯著影響,具體表現在以下幾個方面:
1、光束寬度直接影響激光的光束質量,通常用M^2因子(光束傳播因子)來衡量。較小的光束寬度和較低的M^2值表示更好的光束質量,意味著光束更加集中,能量密度更高,這對于材料加工、精密測量和數據通信等領域尤為重要。
2、光束寬度影響激光在聚焦時所能達到的最小光斑尺寸,進而影響加工精度和分辨率。較窄的光束可以實現更精細的加工和更高的能量密度,適用于微細加工、激光切割和激光打標等應用。
3、光束寬度決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,這對于需要高能量密度的應用如材料去除、焊接和熔覆至關重要。
4、光束寬度與光束的發散角有關,較寬的光束在遠距離傳輸時發散更快,影響遠距離瞄準和成像的準確性。因此,光束寬度的選擇會影響激光系統的有效工作距離和應用范圍。
5、在材料加工中,光束寬度影響熱影響區域的大小。較窄的光束可以減少熱損傷,適合對熱效應敏感的材料處理。
6、光束寬度還影響激光系統的整體設計和成本。窄光束可能需要更復雜的光學系統來聚焦和控制,從而增加系統的復雜性和成本。
所以針對激光光束寬度進行測試是我們衡量激光器性能的重要方式和方法。
我司是專業的激光設備檢測和認證機構,本文將為大家介紹激光光束寬度測試項目的相關內容。
一、測試環境的要求
應該滿足被測激光器和所用測試儀器使用說明書中規定工作環境條件。通常一般測試在環境溫度
15℃ ~ 35℃,相對濕度45%~75%的常壓條件下進行;仲裁測試在環境溫度(25±2)℃,相對濕度
45%~55%的常壓下進行。整個測量系統應處于無明顯振動、氣流、煙塵和雜散輻射的環境中,不得有 影響測量結果的干擾。
二、測試設備的要求
測試儀器設備應符合 GB/T19022的要求。本標準強調以下幾點:
a) 對光學零件的要求:測試所用光束變換和/或聚焦的光學零件要適應所測激光波長,應盡量滿
足無像差的要求,并要有足夠的孔徑,使得其所造成的總功率(或能量)損失不大于1%;
b) 對光衰減器的要求:測試所用光衰減器應使其對波長依賴性、偏振依賴性、角度依賴性、非線
性和非均勻性最小,或可通過標定和數據處理得到一定程度的修正;
c) 對光學系統的要求:測試所用光學系統應盡量減少散斑和干涉效應引起的干擾,使相對功率密
度分布沒有明顯變化;
d) 對探測器系統的要求:所用陣列式探測器覆蓋光束短主軸方向光束寬度的像素數不應低于
100。探測器的動態范圍不低于8bit。需特別細心查明探測器表面的損傷閾值,以便不被激光
光束擊穿。應從制造者的數據或通過測量確認探測器系統的輸出量(例如電壓)與輸入量(激
光功率)成線性關系,并標定探測器系統的波長依賴性、非線性和非均勻性,使得可能經數據處
理得到一定程度的修正。
三、安全防護
測試過程的安全防護應符合 GB7247.1的有關規定。
四、測試方法的選擇
測試方法的選擇應根據被測激光設備和所具有的測試設備條件,由本標準規定的其中一種方法進
行測試。小孔掃描方法按附錄 B中規定的試驗方法進行。
五、測試準備
測試工作應按以下要求做好準備:
a) 了解所測激光的輸出特性和技術規范,按有關測量參數選擇測量方法,組成適用的測量系統;
b) 采取諸如試驗裝置機械振動的隔離,屏蔽外部的輻射,實驗室的恒溫等適當措施,使所測量結
果的不確定性最低;
c) 應該特別小心,在高功率激光光束路徑的大氣環境中,確保不含有吸收激光輻射和引起被測光
束熱畸變的氣體和水汽;
d) 調整測量系統和/或被測激光器,使兩者共軸;
e) 按照實驗室安全規則和激光防護要求,對場地和儀器設備檢查,符合要求后方可進行測試。
六、測試方式匯總
目前針對激光光束寬度的測試方法
序號 | 測試方法 | |
1 | 陣列探測器采集圖象法(CCD法) | |
2 | 掃描探針采集圖象測試方法 | |
3 | 激光光束寬度替代測試方法
| 可變孔徑測試方法 |
移動刀口測試方法 | ||
移動狹縫測試方法 |
深圳中為檢驗激光檢測領域的頭部檢測機構,建有國內一階配置的科研級激光檢測實驗室,并是擁有檢測機構CMA資質的權威第三方檢測機構,能準確、高效、高質量地解決激光產品檢測和質量控制環節的所有問題。
解決方案包括但不限于:
1,激光器、激光模組、激光成品的激光等級測試鑒定;
2,激光產品標識檢查,以及正確標識制作的指導;
3,激光產品結構和設計指導(包括防護擋板、衰減、連鎖、用戶指引等等);
4,激光光束質量分析和激光器性能測試;
5,激光器或激光產品檢測報告(包括IEC 60825、21 CFR 1040.10、質檢報告等等);
6,激光FDA注冊認證(含首次報告、獲取登錄號、出口FORM 2811表指導填寫、年度報告、注冊資料收集和指導等等);
7,激光應用場景和產品的特殊要求技術咨詢(包括工業加工、美容、醫療、指示、舞臺燈光、玩具等等);
8,激光前沿發展技術的資訊和案例分享。
歡迎來電咨詢,洽談合作。
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