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激光功率计可以容纳的最大光束尺寸是多少?

时间:2023-06-28 16:03:16 作者:博纳德 点击:

这个问题有点棘手,主要是因为这里有很多假设。因此,让我们尝试通过对激光束本身和执行测量的条件进行一些精确化来重新构建它。

激光功率计

一、测量条件

首先,假设光束以法线入射到达探测器表面。因此,光束的横截面和探测器表面都在一个平面上。其次,光束完全位于功率计孔径的中心。第三,光束的功率分布可能会根据其形状和轮廓而有很大差异。因此,我们假设光束具有以下轮廓之一:高斯光束或平顶光束,这是最常见的类型。

对于平顶梁,理论上功率沿其横截面均匀分布,在该横截面之外,功率降至零。光束的直径被明确定义。

另一方面,高斯光束模仿三维高斯函数的形状,其从中心的高强度逐渐减小到逐渐较低的强度。因此,为了定义高斯光束的直径,我们必须依赖一些约定,因为高斯函数没有可以测量光束宽度的清晰边缘。存在多种定义,但直径通常定义为强度降至其最大值的 1/e²(约 13.5%)时光束的宽度。该点称为束腰半径。因此,直径是其两倍。

二、高斯分布

如果光束完全位于探测器的中心,并且其 1/e² 直径与功率计孔径相同,则 13.5% 的功率将驻留在吸收器表面之外,这意味着仪表将无法测量它。当直径为孔径直径的 65% 时,超过 99% 的光束功率将被探测器吸收。然后,如果孔径尺寸减小到 50%,将获得超过 99.9% 的光束功率,这比仪器的不确定性要好得多。

也就是说,孔径大小 50% 以南的任何光束直径都可以被视为被激光功率计完全吸收。但要小心的是,通过减小光束,可能会因探测器的功率密度过高而达到探测器的损坏阈值。始终致力于使光束尽可能大,以保证仪表的安全可靠使用。三、平顶型材

此外,抛开高斯光束不谈,如果采用高帽形光束,可以将其视为一种非常长的圆柱体。所以,直径是相当明显的,它大约包含了100%的力量。在这种情况下,光束直径几乎可以与探测器孔径一样大。这实际上取决于光束的质量以及它的行为与理论模型的相似程度。这取决于你,但为了准确测量,我们建议将光束直径保持在孔径大小的 90-95% 以下。

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