Как измерить качество лазерного луча?

Не имеющая аналогов лазерная технология стала обязательным компонентом нескольких отраслей промышленности. Эта технология имеет огромное применение – от производства до продуктов питания и здравоохранения. Однако на эффективность лазерной технологии существенно влияет качество лазерного луча.

В этом сообщении блога вы познакомитесь с процессом измерения качества лазерного луча. Вы также узнаете о способах улучшения качества лазерного луча. Итак, давайте углубимся в это.

Понимание параметров лазерного луча

Лазерный луч характеризуют несколько параметров. Вот некоторые из часто используемых параметров для оценки качества лазерного луча:

1. Фактор М2

Это важный параметр для определения качества лазерного луча. Этот фактор сравнивает форму гауссова луча. В соответствии с Стандарт ИСО 11146, значение коэффициента М2 равно:

M2 = πw0θ/λ

Здесь w0 обозначает перетяжку пучка, θ представляет собой угол расходимости лазера, а λ обозначает длину волны генерации.

Вы можете получить угол расхождения гауссова луча, используя следующее уравнение:

θ = λ/πw0

Включив угол дивергенции в уравнение для Коэффициент М2 позволяет точно рассчитать значение коэффициента М2. После добавления угла расхождения окончательное уравнение для M2 принимает вид:

M2 = πw0/λ×λ/πw0

Если значение коэффициента М2 окажется 1, он представляет собой дифракционно-ограниченный гауссов пучок.. Если значение коэффициента М2 окажется больше 1, это указывает на отклонение лазерного луча от идеального гауссова луча. Однако добиться значения коэффициента М2 меньше 1 невозможно.

Расчет коэффициента М2 необходим для применений, в которых лазерный луч фокусируется в одной точке. Значение указывает на эффективность фокусировки лазерного луча. Более низкое значение M2 показывает, что пятно интенсивное и эффективно сфокусированное..

Стандарт ISO 11146 предполагает запись пяти измерений радиуса луча в переменных положениях в ближнем и дальнем полях вдоль оси распространения. В некоторых случаях поперечное сечение в определенной плоскости может выглядеть как распределение Гаусса; однако фактическое распространение луча существенно отличается от гауссовского луча. В таких сценариях лазерный луч имеет больший угол расхождения.

2. Произведение параметров пучка (BPP)

Команда произведение параметров луча (BPP) является еще одним важным параметром для оценки качества лазерного луча. В соответствии со стандартом ISO 11146 BPP рассчитывается как произведение радиуса луча и половинной угловой расходимости луча. Измерения радиуса луча проводятся в перетяжке луча, а расходимость луча по полууглу определяется в дальней зоне.

Следующее уравнение показывает связь между BPP и коэффициентом M2:

BPP = M2λ/π = πw0θ

Уравнение показывает, что произведение параметров пучка равно прямо пропорциональна коэффициенту М2. Это означает, что лазерный луч с большим значением BPP не похож на гауссов луч и имеет худшее качество. λ/π — это минимальное значение, которого вы можете достичь. Это соответствует идеальному гауссову лучу.

3. Сила в ведре

Согласно Цифровая библиотека Шпие, этот параметр обычно используется в мощных лазерных приложениях и обработке материалов. Он используется для определение качества и распространения луча. Мощность в ведре относится к количеству мощности лазера, подаваемой в конус. Он рассчитывается в угловых единицах λ/D, называемых «ведрами». Здесь λ представляет длину волны лазерного луча, а D показывает характерный размер исходного луча.

Из-за отсутствия отраслевых стандартов для этого параметра его обычно измеряют как качество вертикального или горизонтального луча. Следующее уравнение представляет качество вертикального и горизонтального луча:

Качество вертикального луча = √Идеальная мощность в ковше/Фактическая мощность в том же ковше

Качество горизонтального луча = фактический радиус луча при заданной мощности/идеальный радиус луча при той же мощности

Как и два других параметра, низкая мощность в ведре означает высокое качество лазерного луча.

Почему важно понимать качество лазерного луча?

Лазерная машина является важнейшим оборудованием для нескольких отраслей промышленности. Точность конечного продукта в этих областях зависит от качества лазерного луча. Вот краткий обзор важности понимания качества лазерного луча:

1. Влияние на лазерную резку

Лазерная резка предполагает резку твердых и чувствительных материалов с использованием высокоэнергетического лазерного луча. Высококачественный лазерный луч с меньшей расходимостью и острой фокальной точкой поможет вам получить точные разрезы. Напротив, низкое качество луча повреждает материал, что приводит к его потерям.

Лазерный луч более высокого качества обеспечивает чистые разрезы с минимальным количеством неровных краев. Это сводит к минимуму потребность в постобработке, минимизируя общий стоимость лазерной резки и усилия. Вам нужно тратить меньше времени и денег на процедуры постобработки. Это существенно сэкономит вам деньги и время.

2. Влияние на лазерную маркировку и гравировку

Лазерная маркировка — еще один популярный метод, используемый в нескольких отраслях. Качество луча гарантирует последовательная и изысканная гравировка. Это также помогает добиться детальной маркировки. Более того, малые углы расхождения обеспечивают концентрированные лучи, что приводит к эффективному испарению материала.

Режим лазерного луча также влияет на качество лазерной маркировки. Лазерный луч с гауссовским режимом обеспечивает более концентрированный и острый луч, чем режим с плоской вершиной. Форма луча — еще один фактор, влияющий на результаты лазерной маркировки.

3. Влияние на лазерную обработку

Лазер создает луч высокой энергии, который может плавить и испарять материал. Высококачественный лазерный станок генерирует точно сфокусированный луч. Это минимизирует риски материального ущерба и материальные потери.

Использование оптимизированной ширины лазерного луча становится необходимым при работе с дорогими материалами, чтобы максимально эффективно использовать материал и обеспечить безопасность конечного продукта.

4. Влияние на результаты

Понимание качества лазерного луча позволяет оптимизировать лазерную установку для получения конкретных результатов. Поскольку качество луча влияет на результаты, вы можете минимизировать дефекты и несоответствия в конечной продукции. Это позволяет вам повысить удовлетворенность клиентов, предлагая желаемые результаты.

Факторы, влияющие на качество лазерного луча

На качество лазерного луча влияют несколько факторов. Ниже приведены некоторые важные факторы, влияющие на качество лазерного луча:

1. Диаметр лазера

Диаметр лазерного луча определяет размер луча перпендикулярен направлению его распространения. Вместо диаметра лазера также используется радиус лазерного луча. Диаметр лазера — это поперечное удлинение луча. Однако большинство лазерных лучей, включая гауссовы, не имеют четко определенных границ. Профессионалы в области лазерной техники устанавливают особый стандарт для определения диаметра лазерных лучей.

Значение 1/e2 используется для определения диаметра лазерного луча. Согласно Последовательный, 1/e2 составляет 13.5% от максимальной интенсивности. лазерного луча. Границей лазерного луча считается точка, когда его интенсивность падает ниже 1/e2 до максимального значения. Короткий диаметр луча увеличивает плотность энергии лазерного луча. Больший диаметр луча увеличивает вероятность его перекрытия, и чтобы избежать этой проблемы, вам потребуются дополнительные затраты.

2. Профиль балки

Команда профиль луча лазерного луча указывает на пространственное распределение его интенсивности. Распространены два типа профилей балок. Один из них Профиль гауссова луча, а другой - профиль балки с плоской вершиной.

Однако в практических сценариях ни один лазерный луч не является идеально гауссовым или плоским. Колебания в лазерной машине отличают лазерный луч от гауссовского луча или луча с плоской вершиной. Вы можете использовать коэффициент M2, чтобы определить разницу между реальным лазерным лучом и идеальным гауссовским лучом.

3. Расхождение

Расходимость луча указывает насколько расширяется балка по мере удаления от талии лазерного луча. Расхождение вызвано дифракцией и представляет собой серьезную проблему при использовании на больших расстояниях. Различные приложения, в которых целевой объект находится на расстоянии сотен метров от источника луча.

Расхождение зависит от длина волны лазерного луча и талия. Большая длина волны луча имеет больший угол расхождения. Большая перетяжка лазерного луча соответствует меньшей расходимости.

4. Стабильность луча

Стабильность луча также влияет на качество луча. Он представляет собой изменение различных параметров пучка через некоторое время. Стабильный лазерный луч сохраняет свою ориентацию, форму, интенсивность и положение с течением времени. Стабильность лазерного луча необходима для различных применений.

На стабильность лазерного луча влияют различные аспекты. Сюда входит стабильность лазерного источника, термическая и механическая стабильность различных оптических компонентов, присутствующих на пути лазерного луча, и окружающих условий.

Методы и инструменты для измерения качества лазерного луча

Для точного измерения качества лазерного луча было разработано несколько инструментов и методов. Ниже приведены некоторые широко используемые методы и инструменты для измерения качества лазерного луча:

1. объектив

Линза — важнейший инструмент для измерения и анализа качества лазерного луча. Это позволяет вам сфокусировать луч в нужной позиции. Используют стандартную линзу, свойства которой известны и позволяют удобно определять положение перетяжки луча. Понимание положения перетяжки балки позволяет измерить диаметр балки на идеальных расстояниях и точно рассчитать коэффициент M2.

2. Профилометры луча

Профилометры луча представляют собой специально разработанное оборудование для захват и анализ пространственного распределения интенсивности лазерного луча. Среди различных методов, которые используют профилировщики луча, наиболее распространены «ножевой» и «камерный» методы.

Ножевые техники использует щелевые или вращающиеся лезвия, чтобы отсекать лазерный луч до того, как он достигнет измерителя мощности для обнаружения. Интенсивность лазерного луча измеряется как функция времени. Алгоритмы помогают восстановить исходный профиль луча.

Команда техника камеры непосредственно освещает датчик камеры. Лазерный луч направляется на плоскую диффузную поверхность, а линза направляет свет на ПЗС (прибор с зарядовой связью). Позволяет создавать профили балок большого диаметра.

3. Правитель

Для точного измерения расстояния при измерении качества лазерного луча вам не нужен какой-либо специальный инструмент. Для этой цели используется линейка. Основная цель использования линейки – установить правильную расстояние между датчиком и фокусной точкой.

5 советов по улучшению качества лазерного луча

Улучшение качества лазерного луча имеет решающее значение для получения желаемых результатов. Вот несколько советов по улучшению качества лазера:

1. Использовать высококачественный лазерный источник который имеет превосходную стабильность и минимальный шум. Эффективное управление режимами лазерного источника также необходимо для достижения более высокой мощности и лучшего качества лазерного луча.
2. Качество оптических компонентов, в том числе линзы, зеркала, поляризаторы или наполнители также влияют на качество лазерного луча. Высококачественные оптические компоненты позволяют сохранять форму, размер и ориентацию луча.
3. Создающий пользовательские шаблоны лучей это еще один способ улучшить качество лазерного луча. Активные и пассивные устройства формирования луча лучше всего подходят для создания индивидуальных диаграмм направленности луча.
4. Правильный контроль и регулировка лазерного луча также является эффективным способом создания лазера более высокого качества. Системы обратной связи и управления могут внести существенный вклад в поддержание и регулировку луча.
5. Согласно Оптика, когерентная комбинация лазеров в резонаторе Майкельсона может эффективно улучшить качество лазерного луча.

Часто задаваемые вопросы

1. Каковы параметры качества лазерного луча?

Несколько параметров определяют качество лазерного луча. Он включает в себя диаметр луча, профиль луча, расходимость и стабильность луча. Кроме того, коэффициент качества луча является еще одним важным параметром для измерения качества лазерного луча.

2. Как выбрать брус?

Выбирать размер луча нужно в зависимости от расстояния, которое ему необходимо преодолеть. Также выберите нагрузку, которую должна выдерживать ваша балка. Более того, учитывая свойства материала, стоит выбрать правильную балку.

Заключение

Спрос на высококачественные лазеры возрастает по мере эффективного использования лазеров в различных областях. Качество лазерных лучей стало важнейшим фактором для получения желаемой продукции. Растущее использование лазеров в областях, требующих точности, таких как медицина, также порождает спрос на качественные лазеры. Точное измерение параметров качества лазерного луча позволяет существенно улучшить результаты.

Baison Laser предлагает лазерные станки высшего качества с превосходным качеством лазера. Его лазерные резаки, маркеры и чистящие средства позволяют вам изготавливать желаемые продукты. Итак, проверьте качество лазерного луча и улучшите его, прежде чем начинать свой проект.

Получите высококачественный лазер с Baison Laser!

Качество лазера определяет качество луча. Байсон Лазер предлагает вам отличные лазерные станки, генерирующие высококачественные лазерные лучи. Свяжитесь с нами сегодня, и получите новый высококачественный лазер.