自從1960年世界上第一臺激光器問世至今,激光器已經(jīng)滲透到生產(chǎn)、科研、醫(yī)療和生活等各個領域。在各類應用中,激光器的參數(shù)直接決定了使用者對激光光源的選擇。
小編在這里整理了常規(guī)激光器的一些參數(shù)定義并做簡單說明,供大家參考,希望能幫助大家在最短的時間找到適合自己的激光產(chǎn)品。
一、輸出功率
與電能一樣,激光器發(fā)出的光也是一種能源,只是它以光能的形成出現(xiàn)。所以激光器的輸出功率與發(fā)電廠發(fā)電機的輸出功率一樣,是一個度量單位時間內(nèi)輸出激光能量的物理量,度量單位常用毫瓦(mW)、瓦(W)、千瓦(kW)等。
二、功率穩(wěn)定性
功率穩(wěn)定性表征的是激光輸出功率在一定時間內(nèi)的不穩(wěn)定度,一般分為RMS穩(wěn)定性和峰峰值穩(wěn)定性。
RMS穩(wěn)定性:測試時間內(nèi)所有采樣功率值的均方根與功率平均值的比值,描述輸出功率偏離功率平均值的分散程度。在CNI laser的網(wǎng)站上,激光器功率穩(wěn)定性是4小時內(nèi)的RMS穩(wěn)定性。
峰峰值穩(wěn)定性:輸出功率的最大值和最小值之差與功率平均值的百分比,表征的是一定時間內(nèi)的輸出功率的變化范圍。
功率穩(wěn)定性測試圖
三、光束質(zhì)量因子(M2因子)
M2因子測試圖
光束質(zhì)量因子定義是激光束腰半徑和光束遠場發(fā)散角的乘積與理想基模光束束腰半徑和基模發(fā)散角乘積的比值,即
光束質(zhì)量會影響到激光的聚焦效果以及遠場的光斑分布情況,是用來表征激光光束質(zhì)量的參數(shù),實際激光光束質(zhì)量因子越接近1,說明光束質(zhì)量越接近理想光束,它的光束質(zhì)量就越好。CNI laser 半導體泵浦固體激光器光束質(zhì)量因子可做到優(yōu)于1.1。
四、光斑(橫模)
垂直于激光傳播方向上某一橫截面上的穩(wěn)定場分布稱為橫模,激光器的光斑表征的就是橫模分布,通過CCD陣列將橫模分布模擬出來,得到激光器的一些光束特征,如圖所示就是一個TEM00高斯光束的光斑情況。
光斑測試圖(TEM00)
除了基橫模(TEM00)外,還有其它一些模式,如下圖:
TEM10模指的是在x方向的截面上有一點光強為0
TEM11模指的就是在x和y方向截面均有一點光強為0
五、光斑直徑
對于光斑直徑的測量,一般有套孔法、刀口法、激光輪廓分析儀(CCD)測量等。
套孔法:由于實驗上很難做到孔與光束同心,因而精確度難保證。
激光輪廓分析儀(CCD)測試:可保證測量結果的精確度,軟件界面中光斑直徑可提供四種計量方法的測試結果(見圖3),其中最廣泛使用的是以峰值的13.5%(1/e2)為邊界的定義方法,這種測試方法雖然精度高,但對于高功率的激光器,CCD存在飽和現(xiàn)象,如用衰減器,可能會引起光束畸變。
刀口法:是測量高功率激光器光斑直徑較理想的方法。取待測激光透過刀口邊緣光功率占總功率10%的刀口位置坐標x1,取待測激光透過刀口邊緣光功率占總功率90%的刀口位置坐標x2,光斑直徑=1.561×|x1-x2|(其中1.561是擬合值)。
刀口法測量光斑直徑
用直尺或人眼測量可見光的光斑直徑時,為什么得到的激光光斑直徑要比使用專業(yè)的光斑輪廓分析儀測得的光斑直徑要大?
——這是因為激光能量強且集中,作用到物體上會有一定發(fā)散,而使用光斑輪廓分析儀測量,常用峰值強度的(13.5%)點處的光斑直徑作為測量結果,所以得到的測量結果會相對小。
六、激光調(diào)制
激光調(diào)制就是利用光作為載體,把信號加載到光上,按照應用要求,實現(xiàn)信號的傳遞。一般調(diào)制分為外調(diào)制和內(nèi)調(diào)制,外調(diào)制是指激光器外部進行的機械調(diào)制或者聲光調(diào)制;內(nèi)調(diào)制指的是電源驅(qū)動調(diào)制,內(nèi)調(diào)制又分為TTL調(diào)制和模擬調(diào)制,如圖所示,黃色CH1為輸入的電波形,藍色CH2為調(diào)制后的光波形。
激光器調(diào)制波形圖
TTL調(diào)制:通過外給激光器輸入一定頻率的高低電平(0V或是5V)直流信號時,低電平閉光,高電平時滿功率輸出,高電平幅值不可調(diào)。
模擬調(diào)制:可以自由的調(diào)整輸入信號的波形與幅值大小,激光輸出功率隨輸入模擬電壓信號線性改變。
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