В съвременните лазерни приложения качеството на лъча се е превърнало в един от най-важните показатели за оценка на цялостната производителност на лазера. Независимо дали става въпрос за„При прецизно рязане на микронно ниво в производството или откриване на дълги разстояния при лазерно измерване на разстояние, качеството на лъча често определя успеха или неуспеха на приложението.
И така, какво точно е качеството на лъча? Как то влияе върху производителността на лазера? И как може човек да избере правилното качество на лъча, което да отговаря на специфичните нужди на приложението?
1. Какво е качество на лъча?
Казано по-просто, качеството на лъча се отнася до пространствените характеристики на разпространение на лазерния лъч. То описва колко добре лъчът може да се фокусира, поведението му на дивергенция и колко равномерно е разпределена енергията му.
В идеалния случай лазерният лъч наподобява перфектен Гаусов лъч, характеризиращ се с най-малък ъгъл на отклонение и най-добри характеристики на фокусиране. Въпреки това, поради фактори като структурата на източника, свойствата на материала и топлинните ефекти, реалните лазерни лъчи често страдат от разпространение, изкривяване или многомодова интерференция.—като по този начин се намалява качеството на лъча.
2. Общи показатели за качество на лъча
①M² Фактор (фактор на разпространение на лъча)
М² стойността е основният параметър, използван за оценка на качеството на лъча.
M² = 1 показва перфектен Гаусов лъч.
M² > 1 означава, че качеството на лъча се влошава и способността за фокусиране се влошава.
В промишлени приложения, M² Обикновено се изискват стойности под 1,5, докато лазерите с научен клас се стремят към M² стойности възможно най-близки до 1.
2Разминаване на лъча
Дивергенцията на лъча описва с колко се разширява лазерният лъч, докато се разпространява на дълги разстояния.
По-малките ъгли на отклонение означават по-концентрирани лъчи, по-малки фокални петна и по-голяма прецизност на по-дълги разстояния.
③Профил на гредата и разпределение на енергията
Висококачественият лъч трябва да има симетричен, равномерен профил на лъча с център с висока интензивност. Това осигурява ясен и контролируем енергиен изход за рязане, маркиране и други приложения.
3. Как качеството на лъча влияе върху реалните приложения
①Прецизна обработка (рязане/заваряване/маркиране):
Качеството на лъча определя размера на фокалното петно и плътността на енергията, което влияе върху точността и ефективността на обработката.
2Медицински лазери:
Качеството на лъча влияе върху това колко точно се доставя енергията до тъканта и колко добре се контролира термичната дифузия.
③Лазерно измерване на разстояние / LIDAR:
Качеството на лъча влияе пряко върху обхвата на откриване и пространствената разделителна способност.
4Оптична комуникация:
Качеството на лъча влияе върху чистотата на сигналния режим и капацитета на честотната лента.
⑤Научни изследвания:
Качеството на лъча осигурява кохерентност и стабилност при интерференция или нелинейни оптични експерименти.
4. Ключови фактори, влияещи върху качеството на лъча
①Дизайн на лазерна структура:
Едномодовите лазери обикновено предлагат по-добро качество на лъча от многомодовите лазери.
2Дизайн на усилващата среда и резонатора:
Те влияят на разпределението на модовете и стабилността на лъча.
③Управление на термичните ефекти:
Лошото разсейване на топлината може да доведе до термично лещиране и изкривяване на лъча.
4Еднородност на помпата и структура на вълновода:
Неравномерното изпомпване или структурните дефекти могат да причинят влошаване на формата на гредата.
5. Как да подобрим качеството на лъча
①Оптимизиране на архитектурата на устройството:
Използвайте едномодови вълноводи и симетрични резонаторни конструкции.
2Термично управление:
Интегрирайте ефективни радиатори или активно охлаждане, за да намалите термично предизвиканото изкривяване на лъча.
③Оптика за оформяне на лъча:
Приложете колиматори, пространствени филтри или преобразуватели на режими.
4Цифрово управление и обратна връзка:
Използвайте откриване на вълновия фронт в реално време и адаптивна оптика за постигане на динамична корекция.
6. Заключение
Качеството на лъча е повече от просто физически параметър—it„е„прецизен код„на лазер„представянето.
В реални приложения, високото качество на лъча може значително да подобри ефективността, точността и надеждността на лазерните системи. За потребителите, търсещи висока производителност и постоянство, качеството на лъча трябва да бъде ключов фактор при избора на лазер.
С развитието на лазерната технология можем да очакваме по-добър контрол на лъча в по-малки устройства и по-висока плътност на мощността.—проправяйки пътя за нови възможности в модерното производство, прецизната медицина, аерокосмическата индустрия и други области.
Време на публикуване: 22 юли 2025 г.