Quais são os principais parâmetros dos lasers?

OMódulo Laserusados ​​em diferentes aplicações são diferentes, por isso precisamos entender os parâmetros do laser, que determina diretamente a escolha do usuário da fonte de luz do laser. Agora, muitos campos são inseparáveis ​​da aplicação do laser, especialmente na produção, pesquisa científica, medicina e outros campos. Este artigo classifica alguns parâmetros de lasers convencionais e fornece uma explicação simples, esperando ajudá-lo a encontrar o produto a laser certo.

1. Potência de saída do módulo de laser

A luz emitida porlasersvem na forma de energia luminosa, que, como a energia elétrica, é uma fonte de energia. Semelhante à potência de saída de um gerador, a potência de saída de um laser é uma quantidade física que mede a saída de energia do laser por unidade de tempo. Unidades comuns são miliwatts (mW), watts (W) e quilowatts (kW).

2. Estabilidade de energia do módulo de laser

A estabilidade de potência representa a instabilidade da potência de saída do laser em um determinado período de tempo, que geralmente é dividida em estabilidade RMS e estabilidade pico a pico.

Estabilidade RMS: a razão da raiz quadrada média de todos os valores de potência amostrados para o valor médio de potência durante o tempo de teste, descrevendo o grau de dispersão da potência de saída do valor médio de potência. Estabilidade pico a pico: potência de saída máxima e mínima

A porcentagem da diferença entre os valores e o valor médio da potência representa a faixa de variação da potência de saída dentro de um determinado tempo.

3. Fator de qualidade do feixe (fator M²); Produto de parâmetro de feixe (BPP)

O fator de qualidade do feixe é definido como a razão entre o produto do raio da cintura do feixe de laser e o ângulo de divergência de campo distante do feixe para o produto do raio da cintura do feixe de modo fundamental ideal e o ângulo de divergência do ideal modo fundamental, isto é, M2=θw/θ ideal w ideal. A qualidade do feixe afetará o efeito de foco do laser e a distribuição de pontos de campo distante, que é usada para caracterizar a qualidade do feixe de laser. Quanto mais próximo o fator de qualidade do feixe real estiver de 1, mais próxima a qualidade do feixe estará do feixe ideal e melhor será a qualidade do feixe. Os modeladores de feixe geralmente requerem um laser de alta qualidade com um M2 inferior a 1,5.

O produto do parâmetro do feixe (BPP) é definido como o produto do ângulo de divergência de campo distante do feixe de laser e o raio do ponto mais estreito do feixe, ou seja, BPP=θw. Ele pode quantificar a massa do feixe de laser e o grau em que o feixe de laser é focado em um pequeno ponto. Quanto menor for o produto do parâmetro do feixe, melhor será a qualidade do feixe. A relação entre o valor BPP e o valor M² é: O valor M² é o valor normalizado do valor BPP, para o feixe limite de difração com uma normalização de comprimento de onda específica, ou seja, M²=BPP/BPP0, BPP0 é o valor do feixe limite de difração de um comprimento de onda específico, e BPP0=λ/π.

4. Módulo Laser Spot (modo transversal)

O modo transversal é definido como a distribuição de um campo estável em uma seção transversal perpendicular à direção de propagação do laser. A caracterização do ponto do laser é a distribuição do modo transversal. A distribuição do modo transversal pode ser simulada por um analisador de ponto ou analisador de perfil de laser para obter algumas características do feixe do laser. Os modos de modo transversal comuns incluem o modo transversal básico (TEM), TEM, TEM, etc., bem como outros modos, conforme mostrado na Figura 1. O modo TEM refere-se a um ponto com uma intensidade de luz de 0 na seção em a direção x, e o modo TEM refere-se a um ponto com uma intensidade de luz de 0 na seção nas direções x e y.

5. Módulo Laser Diâmetro do Feixe Laser

Os métodos de medição do diâmetro do feixe de laser incluem um método de orifício, medição do analisador de feixe de laser (CCD), método de borda de faca, etc.

Método do furo: Este método geralmente não é usado, porque é difícil fazer o furo e a viga concêntrica no experimento, e a precisão dos resultados experimentais não pode ser garantida.

Teste do analisador de perfil a laser (CCD): A precisão dos resultados do teste pode ser garantida. Os resultados de quatro métodos de cálculo para o diâmetro do feixe de laser são apresentados na interface do software (como mostrado na Figura 2). O método de definição mais comumente usado é 13,5 por cento (1/e²) do valor de pico. Mas este método também tem alguns defeitos, para laser de alta potência, o fenômeno de saturação CCD, como o uso de um atenuador, pode causar deformidade do feixe.

O método Knife-edge é um método ideal para medir o diâmetro do feixe de laser de alta potência. Faça o teste do laser através da potência da luz da borda da lâmina 10% da potência total das coordenadas da posição da borda de x, faça o teste do laser através da potência da luz da borda da lâmina 90% da potência total das coordenadas da posição da borda de x, pode medir o diâmetro do feixe de laser=1,561 x|| x - x (incluindo 1,561 é valores adequados).

A razão pela qual usamos uma régua ou olho humano para medir o diâmetro do feixe de laser de luz visível é maior do que o medido por um analisador de perfil de laser profissional, porque a energia do laser é forte e concentrada, e haverá uma certa divergência quando o laser age sobre o objeto. No entanto, o diâmetro do feixe de laser na intensidade de pico (13,5 por cento) é comumente usado como resultado da medição quando o analisador de perfil de laser é usado para medir. Portanto, o resultado será relativamente pequeno.

6. limite de difração

Um ponto de objeto passando por um sistema óptico pode obter uma imagem ideal em condições ideais, mas na verdade é impossível de formar. Devido à limitação da difração, este ponto do objeto pode obter uma imagem de difração de Fraunhofer. O potencial de focar o feixe de laser em um pequeno ponto sob um determinado comprimento de onda é o maior possível, ou seja, a qualidade do feixe de laser é ideal, e este é o limite de difração. A abertura da luz comum é circular, então a imagem de difração de Fraunhofer formada é um ponto Airy, neste caso, a imagem formada por cada ponto do objeto é um ponto difuso, quando os dois pontos próximos a ele são difíceis de distinguir, limitando assim a resolução do sistema óptico, e quanto maior o ponto menor a resolução, esta é a difração da luz causada pelas limitações da óptica física.

Para o feixe de laser, a fórmula do diâmetro do ponto de limite de difração: é d=4LλM²/πD, onde L é a distância de trabalho, λ é o comprimento de onda do feixe de laser, M² é o fator de qualidade do feixe de laser e D é o diâmetro do feixe de laser.

7. modulação a laser

A modulação do laser é o uso da luz como portadora, a carga do sinal na luz, de acordo com os requisitos da aplicação e a transmissão do sinal. A modulação geral é dividida em modulação externa e modulação interna, a modulação externa refere-se à modulação mecânica externa do laser ou modulação acústica-óptica, a modulação interna refere-se à modulação acionada por energia e a modulação interna é dividida em modulação TTL e modulação analógica.

Modulação TTL: Quando o sinal DC de nível alto e baixo (0V ou 5V) de uma determinada frequência é inserido no laser externamente, a luz é fechada no nível baixo e a amplitude de alto nível não é ajustável no alto nível.

Modulação analógica: A forma de onda e a amplitude do sinal de entrada podem ser ajustadas livremente. A potência de saída do laser muda linearmente com o sinal de tensão analógica de entrada.

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