¿Cuáles son los principales parámetros de los láseres?

ElMódulo láserutilizados en diferentes aplicaciones son diferentes, por lo que debemos comprender los parámetros del láser, lo que determina directamente la elección del usuario de la fuente de luz láser. Ahora muchos campos son inseparables de la aplicación del láser, especialmente en producción, investigación científica, medicina y otros campos. Este artículo clasifica algunos parámetros de los láseres convencionales y brinda una explicación simple, con la esperanza de ayudarlo a encontrar el producto láser adecuado.

1. Potencia de salida del módulo láser

La luz emitida porLáseresviene en forma de energía luminosa, que, como la energía eléctrica, es una fuente de energía. Similar a la potencia de salida de un generador, la potencia de salida de un láser es una cantidad física que mide la salida de energía del láser por unidad de tiempo. Las unidades comunes son milivatios (mW), vatios (W) y kilovatios (kW).

2. Estabilidad de potencia del módulo láser

La estabilidad de potencia representa la inestabilidad de la potencia de salida del láser en un cierto período de tiempo, que generalmente se divide en estabilidad RMS y estabilidad de pico a pico.

Estabilidad RMS: la relación entre el cuadrado medio de todos los valores de potencia muestreados y el valor de potencia promedio durante el tiempo de prueba, que describe el grado de dispersión de la potencia de salida del valor de potencia promedio. Estabilidad pico a pico: potencia de salida máxima y mínima

El porcentaje de la diferencia entre los valores y el valor de potencia promedio representa el rango de variación de la potencia de salida dentro de un tiempo determinado.

3. Factor de calidad del haz (factor M²); Producto de parámetro de haz (BPP)

El factor de calidad del haz se define como la relación entre el producto del radio de cintura del haz láser y el ángulo de divergencia de campo lejano del haz al producto del radio de cintura del haz de modo fundamental ideal y el ángulo de divergencia del haz ideal. modo fundamental, es decir, M2=θw/θ ideal w ideal. La calidad del rayo afectará el efecto de enfoque del láser y la distribución del punto de campo lejano, que se utiliza para caracterizar la calidad del rayo láser. Cuanto más se acerque a 1 el factor de calidad del haz real, más se acercará la calidad del haz al haz ideal y mejor será la calidad del haz. Los formadores de haz generalmente requieren un láser de alta calidad con un M2 de menos de 1,5.

El producto del parámetro del haz (BPP) se define como el producto del ángulo de divergencia de campo lejano del haz láser y el radio del punto más estrecho del haz, es decir, BPP=θw. Puede cuantificar la masa del rayo láser y el grado en que el rayo láser se enfoca en un punto pequeño. Cuanto menor sea el producto del parámetro del haz, mejor será la calidad del haz. La relación entre el valor BPP y el valor M² es: El valor M² es el valor normalizado del valor BPP, para el haz límite de difracción con una normalización de longitud de onda específica, es decir, M²=BPP/BPP0, BPP0 es el valor del haz límite de difracción de una longitud de onda específica, y BPP0=λ/π.

4. Punto de módulo láser (modo transversal)

El modo transversal se define como la distribución de un campo estable en una sección transversal perpendicular a la dirección de propagación del láser. La caracterización del punto láser es la distribución de modo transversal. La distribución de modo transversal se puede simular mediante un analizador de puntos o un analizador de perfil de láser para obtener algunas características del haz del láser. Los modos de modo transversal comunes incluyen el modo transversal básico (TEM), TEM, TEM, etc., así como otros modos como se muestra en la Figura 1. El modo TEM se refiere a un punto con una intensidad de luz de 0 en la sección en la dirección x, y el modo TEM se refiere a un punto con una intensidad de luz de 0 en la sección en las direcciones x e y.

5. Módulo láser Diámetro del haz láser

Los métodos de medición del diámetro del rayo láser incluyen un método de orificio a orificio, medición del analizador de rayo láser (CCD), método de filo de cuchillo, etc.

Método del agujero: este método generalmente no se usa porque es difícil hacer que el agujero y el haz sean concéntricos en el experimento, y no se puede garantizar la precisión de los resultados experimentales.

Prueba de analizador de perfil láser (CCD): se puede garantizar la precisión de los resultados de la prueba. Los resultados de cuatro métodos de cálculo para el diámetro del rayo láser se presentan en la interfaz del software (como se muestra en la Figura 2). El método de definición más utilizado es el 13,5 por ciento (1/e²) del valor máximo. Pero este método también tiene algunos defectos, para láser de alta potencia, el fenómeno de saturación CCD, como el uso de un atenuador, puede causar deformidad del haz.

El método Knife-edge es un método ideal para medir el diámetro del rayo láser de un láser de alta potencia. Tome el láser bajo prueba a través de la potencia de la luz del borde de la hoja 10 por ciento de las coordenadas de posición del borde de potencia total de x, tome el láser bajo prueba a través de la potencia de la luz del borde de la hoja 90 por ciento de las coordenadas de posición del borde de potencia total de x, puede medir el diámetro del rayo láser=1.561 x|| x - x (incluyendo 1.561 es valores de ajuste).

La razón por la que usamos una regla o el ojo humano para medir el diámetro del rayo láser de luz visible es más grande que el medido por un analizador de perfil láser profesional, es porque la energía del láser es fuerte y concentrada, y habrá una cierta divergencia. cuando el láser actúa sobre el objeto. Sin embargo, el diámetro del rayo láser en la intensidad máxima (13,5 por ciento) se usa comúnmente como resultado de la medición cuando se usa el analizador de perfil láser para medir. Así que el resultado será relativamente pequeño.

6. Límite de difracción

Un punto de objeto que pasa a través de un sistema óptico puede obtener una imagen ideal en condiciones ideales, pero en realidad es imposible de formar. Debido a la limitación de la difracción, este punto del objeto puede obtener una imagen de difracción de Fraunhofer. El potencial de enfocar el rayo láser en un punto pequeño bajo una cierta longitud de onda es lo más alto posible, es decir, la calidad del rayo láser es ideal y este es el límite de difracción. La apertura de la luz común es circular, por lo que la imagen de difracción de Fraunhofer formada es un punto de Airy, en este caso, la imagen formada por cada punto del objeto es un punto difuso, cuando los dos puntos cercanos a él son difíciles de distinguir, lo que limita la resolución del sistema óptico, y cuanto mayor sea el punto menor será la resolución, esta es la difracción de la luz causada por las limitaciones de la óptica física.

Para el rayo láser, la fórmula del diámetro del punto límite de difracción: es d=4LλM²/πD, donde L es la distancia de trabajo, λ es la longitud de onda del rayo láser, M² es el factor de calidad del rayo láser y D es el diámetro del rayo láser.

7. Modulación láser

La modulación láser es el uso de la luz como portadora, la carga de la señal en la luz, de acuerdo con los requisitos de la aplicación y la transmisión de la señal. La modulación general se divide en modulación externa y modulación interna, la modulación externa se refiere a la modulación mecánica externa láser o modulación acústico-óptica, la modulación interna se refiere a la modulación impulsada por energía y la modulación interna se divide en modulación TTL y modulación analógica.

Modulación TTL: cuando la señal de CC de nivel alto y bajo (0V o 5 V) de una cierta frecuencia se ingresa al láser externamente, la luz se cierra en el nivel bajo y la amplitud de nivel alto no es ajustable en el alto nivel.

Modulación analógica: la forma de onda y la amplitud de la señal de entrada se pueden ajustar libremente. La potencia de salida del láser cambia linealmente con la señal de voltaje analógico de entrada.

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