浅谈激光光斑直径的定义

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，一般有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：

长轴是宽度的最大值，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：