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激光器需要测量的常用参数有哪些?

时间:2023-06-28 16:10:15 作者:博纳德 点击:

当购买新激光器时,总是附带一长串规格。有些参数可能对你没有用,但其它参数可能对你的应用程序很重要。下面介绍可以测量的不同激光参数以及需要测量这些参数的应用示例。

激光功率计

一、波长

波长是任何激光工艺的关键参数,因为吸收、透射和反射都取决于它。从金属到有机组织的每种材料都会吸收不同比例的光。应用中使用的材料通常决定了激光的波长。

用于皮肤激光换肤的CO2激光器。皮肤主要由水组成,而水会吸收大部分 10.6 um 发出的光,因此使用 CO 2。在大多数应用中,不需要测量波长,因为它是一个稳定的参数。即使一种激光与另一种激光的中心波长略有变化,相距几纳米的两个波长之间的吸收比例也不会发生很大变化。波长测量可用于某些应用,例如激光器本身的制造或依赖于波长偏移的精确测量方法。

二、功率

功率是一个始终需要测量的参数。切割、焊接和增材制造等许多工艺都需要控制功率水平。功率水平太低意味着焊接或切割不够深,或者 3D 打印模型没有完全熔化在一起。功率水平太高可能只是浪费电力,或者在最坏的情况下会对制造产品造成不可预见的损坏。由于规范和法规的原因,还需要测量医用激光器的功率。即使在低功率下,了解功率水平也至关重要,因为它可以区分所需的保护设备。

三、能量

能量测量需要脉冲激光,因为连续激光无法完成能量测量。然而,并非所有脉冲激光器都需要能量测量,有时功率就足够了。有些激光器的重复率非常慢,将无法测量平均功率,因为功率检测器永远不会稳定。对于这些激光器,建议进行能量测量。在精密应用中也建议进行能量测量,在这些应用中,每个脉冲的能量保持相同或查找是否有任何丢失的脉冲非常重要。

四、重复率

重复率是激光一秒内的脉冲数。只有脉冲激光才能具有重复率。当重复率较慢时测量此参数通常很有趣,并且需要确切地知道脉冲何时发射。在许多情况下,可以从能量和功率测量中找到该参数,因为功率 = 能量 x 重复率。如果可以准确测量功率和能量,可以轻松找到重复率。

五、脉冲持续时间

脉冲持续时间或脉冲宽度是控制某些激光器功率的方式。此过程通常称为占空比或脉宽调制 (PWM)。该值通常是一个百分比,指的是脉冲持续时间除以每个脉冲之间的周期。如果想校准调制激光器,脉冲宽度测量会很有用。还可以测量其功率,因为平均功率与调制激光器的占空比直接相关。

六、发散

最常见的发散测量需求是在自由空间激光通信中。由于这些激光器需要在自由空间中传播很长的距离,因此需要知道发散度才能了解接收通信的传感器处的激光器的光束大小。如果想要更大的光束,了解激光的发散度也有助于预测光束腰的准确位置以及放置表面的距离。

七、光束轮廓

光束轮廓测量对于了解光束的功率分布很有用。此测量可以显示是否具有高斯分布或平顶分布。它还可以显示光束轮廓中是否存在热点。3D 打印等应用中监测是否存在热点非常重要。如果以 LPBF(激光粉末床融合)为例,不希望金属过热并在金属件中产生缺陷。这就是为什么需要一个可预测的光束轮廓。然后,可以准确预测熔池的热量分布,并避免因金属过热或欠热而导致的任何缺陷。

八、光束尺寸

光束尺寸是最常测量的激光器参数之一。大多数人想要测量光束腰部的尺寸,即光束尺寸最小的位置。如果有激光制造应用,想知道腰部的光束尺寸,因为它可以为提供激光切割、标记或焊接的尺寸。医疗应用也需要同样的东西。如果有用于眼科手术的激光系统,需要光束尺寸足够小,以校正所需的所有像差,但又不能太小,以免手术时间过长。同一激光器的两次光束尺寸测量也可用于计算发散度。可以测量许多其他激光参数,但这些是最常见和最有用的参数。

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