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浅谈激光光斑直径的定义

来源:北京昊然伟业光电科技有限公司      分类:操作使用 2024-07-26 08:15:09 84阅读次数
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光束质量高的激光器输出的光斑通常接近高斯型分布,其光强分布可用如下公式表示:

其中I0表示中心光强,w表示光强下降到峰值1/e2(峰值的13.5%)的位置的半径。r表示距离光斑圆心的距离(半径)。对任意光束分布,一般如下几种光束直径的定义方式:

ISO利用激光光斑强度分布信息,计算强度分布函数的二级矩阵,得到光斑直径。ISO11146的规范适用于多种光斑,被广泛使用,测量之前,必须去除背景噪声。从数学上定义在 x 方向、y 方向上的光束束宽

FWHM:Full width at half maximum, 以最高光强点为中心,在最大强度的50%的两点之间测量的光束直径,也称为半功率光束宽度,是根据光束强度沿预定轴的分布曲线测量的。

1/e2光强为峰值强度的13.5%的位置光斑直径,功率总占比在86%左右;

FWHM 和1/e2的光斑定义在高斯光束的分布图


86%包含 86%的激光光束功率范围的直径大小。

Customer用户自定义百分比功率的范围直径大小。

有效直径:根据X/Y轴的直径大小,计算出一种表示有效直径的方法:

对高斯光束以半径轴做积分,得到功率比例的变化曲线如下图所示。不同意义下的光斑直径D与高斯光束特征半径w之间的比值如图所示,可见D/w = 2时对应的环围功率占比为86%,工业激光器通常采用86%的环围功率占比来确定光斑尺寸

以上种种常见的光斑定义方法,均可以通过Gentec-EO的Beamage相机进行测量得到,在软件设置界面下默认为ISO测量模式,这也是目前用户使用较多的测量方法。

 

ISO11146 和 ISO11670 具体的定义

光束宽度由下式给出:

轴是宽度的最大值,而短轴是宽度的最小值。

光束的有效直径是“椭圆率大于0.87的圆形功率密度的一个范围。如果椭圆率大于0.87,则在该测量位 置可将光束剖面视为圆形对称,并可从下式得到光束直径”:

光束椭圆率为“最小宽度与最大宽度之比”。

光束的方向是“x轴及离x轴更近的功率密度分布的主轴。” 根据该定义,角度包含在45°和-45°之间。

实验室或通常的坐标系(X‘,Y’,Z‘)中,X’和Y‘轴质心的最新计算位置的坐标由下列公式给出:

因此,计算出的X‘和Y’轴的所有质心的平均位置的坐标由以下方程定义,这是简单的算术方法:

Beamage各类型号参数介绍:

可选的配件有:



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最近更新:2024-09-05 09:08:40
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