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影响光斑大小的因素

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影响光斑大小的因素

发布日期:2016-05-12 00:00 来源:http://www.ysingoptical.com 点击:

 

在进行激光切割时,需要将一束激光聚焦在一块尽可能小的光斑上。如果需使功率密度最大以进行精密切割,这是完全必需的。光斑大小受多种因素的影响,其中最重要的因素有:

  激光模式 (M2)

  衍射

  球差

  透镜的形状和焦距可以决定后两种因素。当然,激光模式是由激光器和光束传输系统决定的。

  下列图片显示了这三种因素是如何影响光斑大小的,并介绍了如何计算平凸透镜、凹凸透镜和非球面透镜的光斑大小。这些说明大致描述了一个简单的程序,使您可以根据特定应用选择合适的透镜。

  上图像是用 Spiricon Pyrocam III 照相机拍摄的,它显示的是一条用带十字标尺的透镜进行聚焦的 CO2 激光光束。透镜表面被分为四个象限。每个象限都含有一个略为倾斜的圆柱体抛物面形状。这种透镜表面形状会将每个象限中的激光束聚集成线段状。

  上图像是用 Spiricon Pyrocam III 照相机拍摄的,它显示的是激光输出附近的一条 CO2 光栅调谐激光光束。注意,光束强度符合高斯分布规律。

衍射

  光具有波的性质,因此不可避免地会出现衍射现象,该现象存在于所有的光学系统中,能够决定这些系统在性能方面的理论限值。衍射会使光束在传播过程中发生横向扩展。如果在对某个准直激光光束进行聚焦时使用的是一个“理想”透镜,那么光斑的大小将只受衍射作用的影响。计算光斑大小的公式如下:

  spot size due to = 4MMλf / πD

  where,

  λ is wavelength

  f  is lens focal length

  D  is input beam diameter at the lens

  MM  is the beam mode parameter

  这一等式可以用来计算由非球面透镜产生的光斑大小。

  衍射产生的最重要的影响是,它使光斑大小随焦距线性增加,但与光束的直径成反比。因此,如果某个特定透镜的输入激光光束直径增加,由于衍射变弱,光斑会变小。而且,如果对于某个特定激光光束,当焦距减小时,光斑也会变小。

  M2 – 激光模式参数

  正如您在上一个公式中看到的那样,焦点的大小与激光模式参数,即 M2成正比。M2 表示某条特定光束在传播过程中的发散速度;对于一条理想的 TEM00 激光光束而言, M2=1。这个参数是用高级仪表测出的,激光器制造商的规格中也会提供这一参数。

西安远讯光电科技有限公司是一家专业从事研制、生产、销售光纤传输器件的高科技企业,是光纤传感、激光气体探测激光测距、光遗传学/生物探测等领域优质的光纤器件供应商。我们一直致力于开发具有独创性的可靠产品,从而满足相关国防工程、工业制造、科研院所等客户的需求。 远讯公司为客户提供细致、全面的服务,擅长配合客户的差异化需求有针对性的提供产品解决方案并进行定制,可提供相关技术的理论及应用培训,帮助客户优化产品结构、降低成本、提高光器件的使用效果。 远讯公司80%以上员工在光通信、光传感、激光器领域从业十年以上,部分产品已获得技术专利。凭借雄厚的研发实力、一流的生产设备及高科技的加工工艺,长期为国内众多知名厂家、科研院所、军工单位提供产品和技术服务。

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