У сучасних лазерних застосуваннях якість променя стала одним з найважливіших показників для оцінки загальної продуктивності лазера. Незалежно від того, чи це'Чи точне різання на мікронному рівні у виробництві, чи виявлення на великі відстані в лазерному локаторі, якість променя часто визначає успіх чи невдачу застосування.
Отже, що ж таке якість променя? Як вона впливає на продуктивність лазера? І як можна вибрати правильну якість променя, яка відповідає потребам конкретного застосування?
1. Що таке якість променя?
Простіше кажучи, якість променя стосується просторових характеристик поширення лазерного променя. Вона описує, наскільки добре промінь може фокусуватися, його поведінку щодо розбіжності та наскільки рівномірно розподіляється його енергія.
В ідеальному випадку лазерний промінь нагадує ідеальний гауссівський промінь, що характеризується найменшим кутом розбіжності та найкращою фокусуванням. Однак через такі фактори, як структура джерела, властивості матеріалу та теплові ефекти, реальні лазерні промені часто страждають від розсіювання, спотворення або багатомодової інтерференції.—тим самим знижуючи якість променя.
2. Загальні показники якості променя
①M² Коефіцієнт (коефіцієнт поширення променя)
М² значення є основним параметром, який використовується для оцінки якості променя.
M² = 1 вказує на ідеальний гауссівський промінь.
M² > 1 означає, що якість променя погіршується, а фокусувальна здатність погіршується.
У промисловому застосуванні, M² Зазвичай потрібні значення нижче 1,5, тоді як лазери наукового класу прагнуть досягти M² значення якомога ближчі до 1.
②Розбіжність променя
Розбіжність променя описує, наскільки розширюється лазерний промінь під час його поширення на великі відстані.
Менші кути розбіжності означають більш концентровані промені, менші фокальні плями та більшу точність на більших відстанях.
③Профіль балки та розподіл енергії
Високоякісний промінь повинен мати симетричний, рівномірний профіль променя з високоінтенсивним центром. Це забезпечує чіткий та контрольований вихід енергії для різання, маркування та інших застосувань.
3. Як якість променя впливає на реальні застосування
①Точна обробка (різання/зварювання/маркування):
Якість променя визначає розмір фокальної плями та щільність енергії, що впливає на точність та ефективність обробки.
②Медичні лазери:
Якість променя впливає на те, наскільки точно енергія доставляється до тканин і наскільки добре контролюється теплова дифузія.
③Лазерний дальномір / ЛІДАР:
Якість променя безпосередньо впливає на дальність виявлення та просторову роздільну здатність.
④Оптичний зв'язок:
Якість променя впливає на чистоту режиму сигналу та пропускну здатність.
⑤Наукові дослідження:
Якість променя забезпечує когерентність та стабільність в інтерференційних або нелінійно-оптичних експериментах.
4. Ключові фактори, що впливають на якість променя
①Проектування лазерної конструкції:
Одномодові лазери зазвичай пропонують кращу якість променя, ніж багатомодові лазери.
②Конструкція середовища підсилення та резонатора:
Це впливає на розподіл мод та стабільність променя.
③Управління тепловими ефектами:
Погане розсіювання тепла може призвести до теплового лінзування та спотворення променя.
④Однорідність насоса та структура хвилеводу:
Нерівномірне накачування або структурні дефекти можуть призвести до погіршення форми балки.
5. Як покращити якість променя
①Оптимізація архітектури пристрою:
Використовуйте одномодові хвилеводи та симетричні резонаторні конструкції.
②Термічний менеджмент:
Інтегруйте ефективні радіатори або активне охолодження для зменшення спотворення променя, викликаного теплом.
③Оптика формування променя:
Застосовуйте коліматори, просторові фільтри або перетворювачі мод.
④Цифрове керування та зворотний зв'язок:
Використовуйте виявлення хвильового фронту в реальному часі та адаптивну оптику для досягнення динамічної корекції.
6. Висновок
Якість променя — це більше, ніж просто фізичний параметр—it'це«точний код«лазера'продуктивність.
У реальних умовах застосування висока якість променя може значно підвищити ефективність, точність та надійність лазерних систем. Для користувачів, які прагнуть високої продуктивності та стабільності, якість променя повинна бути ключовим фактором під час вибору лазера.
Оскільки лазерні технології продовжують розвиватися, ми можемо очікувати кращого керування променем у менших пристроях та вищої щільності потужності.—прокладаючи шлях для нових можливостей у передовому виробництві, точній медицині, аерокосмічній галузі та не тільки.
Час публікації: 22 липня 2025 р.