激光光束质量评价

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激光光束分析实验报告讲解

激光光束分析实验报告讲解一、引言激光技术作为一门先进的光学技术，在多个领域发挥了重要作用。

然而，激光光束的质量往往对于激光技术的应用起到至关重要的作用。

因此，分析和评估激光光束的质量是非常必要的。

本实验旨在通过激光光束分析仪对激光光束进行质量的分析和测量。

二、实验方法1.实验仪器及材料：本实验使用的主要仪器设备为激光光束分析仪，样品为激光发生器输出的光束。

2.实验步骤：（1）打开激光光束分析仪电源，进行预热，使其工作稳定；（2）将激光发生器的输出光束对准激光光束分析仪的输入接口；（3）通过调节仪器上的参数，如位置、角度等，使得光束在仪器内部的光学系统中传播；（4）观察并记录仪器显示屏上的结果，包括光斑直径、横向和纵向耦合效率等。

三、实验结果与分析本实验记录了多组光斑直径和横向耦合效率的数据，并进行了分析。

1.光斑直径光斑直径是评估激光光束空间质量的重要参数之一、通过激光光束分析仪测量得到的光斑直径数据如下表所示：实验次数，光斑直径（mm）---------，---------------1，2.032，2.113，2.054，2.085，2.01计算得到的平均光斑直径为2.05mm，标准差为0.039mm。

可以看出，激光光束的空间质量较好，并且稳定性较高。

2.横向耦合效率横向耦合效率是评估激光光束质量的又一个关键指标。

通过激光光束分析仪测量得到的横向耦合效率数据如下表所示：实验次数，横向耦合效率---------，--------------1，80%2，83%3，81%4，79%5，82%计算得到的平均横向耦合效率为81%，标准差为1.16%。

可以看出，激光光束的横向耦合效率较高，并且稳定性较好。

四、实验结论与讨论通过本次激光光束分析实验，得到了激光光束的光斑直径和横向耦合效率的数据，并进行了分析。

结果表明，激光光束的空间质量较好，并且横向耦合效率较高。

这对于激光技术的应用具有重要的意义。

然而，本实验数据的采集样本较小，为了更准确地评估激光光束的质量，可以增加样本数量，并进行更详细的数据分析。

《激光原理》3.7激光光束质量的品质因子

3.7 激光光束质量的品质因子 M 2
核心问题：激光束的质量好坏如何描述？时域质量？空域质量？
描述激光束空域质量的参数 M 2
1、聚焦光斑尺寸、远场发散角
20 2
2 2
L 0
缺陷：经过光学系统后这些参数要变。
另外，减少腰斑半径必然会使发散角增大，单独用ω0和θ0 来评价光束质量，显然不科学！
2、光腰尺寸和远场发散角的乘积
基模： 0 0
0
0
常量
高阶厄米 -高斯光束：
mm
2m 10
2m
1 0
2m
1
2
高阶拉盖尔-高斯光束：
mnmn
m 2n 10
mLeabharlann 2n10m 2n 1 2
3、激光光束品质因子 M 2—国际上公认
0 0
基模： M 2 1
高阶厄米高斯光束：
M
2 x
2m 1
M y2 2n 1
高阶拉盖尔-高斯光束： M r 2 m 2n 1
M 2的物理意义：基模高斯光束的M 2最小，光腰半径和发散角最小，达到衍射极限。高阶高斯光束以及其他非理想光束的M 2则很大，偏离衍射极限大。

激光光束质量综合评价的探讨讲解

第３６卷第７期２００９年７月国激光ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＡＳＥＲＳ中Ｖ０１．３６，Ｎｏ．７Ｊｕｌｙ，２００９文章编号：０２５８—７０２５（２００９）０７—１６４３一ｉｉ激光光束质量综合评价的探讨冯国英１周寿桓１’２（１四川大学电子信息学院，四川成都６１００６４；２华北光电技术研究所，北京１０００１５）摘要综述了现有的３类激光光束质量评价方法，即近场质量、远场质量和传输质量。

主要的评价参数包括近场调制度和对比度、聚焦光斑尺寸、远场发散角、衍射极限倍数口因子、斯特列尔比、环围能量比以及肝因子等。

讨论了它们各自的适用范围、优点和局限性。

提出了采用胼因子矩阵以表述光束的像散特性，给出了Ｍｚ因子的不变量。

关键词激光技术；光束质量；膨因子；口因子文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２００９３６０７．１６４３中图分类号ＴＮ２４８．１ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎＦｅｎｇＧｕｏｙｉｎ９１ｏｎＬａｓｅｒＢｅａｍＱｕａｌｉｔｙＺｈｏｕＳｈｏｕｈｕａｎｌ＇２，１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１００６４，Ｃｈｉｎａ、＼２ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏ－Ｏｐｔｉｃｓ，Ｂｅｒｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｓｕｃｈａｓ１０００１５。

Ｃｈｉｎａ／ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｒｅｅｔｙｐｅｓａｒｅｏｆｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎｌａｓｅｒｂｅａｍｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄｑｕａｌｉｔｙ，ｆａｒ—ｆｉｅｌｄｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙｓｐｏｔｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｌｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｒａｔｉｏａｎｄｃｏｎｔｒａｓｔｒａｔｉｏｏｆｎｅａｒ—ｆｉｅｌｄ，ｆｏｃｕｓｅｄｓｉｚｅ，ｆａｒ－ｆｉｅｌｄｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅ，ｔｉｍｅｓｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｅｄｆａｃｔｏｒ８，Ｓｔｒｅｈｌｒａｔｅ，ｅｎｅｒｇｙｃｉｒｃｌｅｔｈｅｍｒａｔｅ，Ｍ２ｆａｃｔｏｒ。

激光光束质量综合评价探讨讲解

第３６卷第７期２００９年７月国激光ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＡＳＥＲＳ中Ｖ０１．３６，Ｎｏ．７Ｊｕｌｙ，２００９文章编号：０２５８—７０２５（２００９）０７—１６４３一ｉｉ激光光束质量综合谈论的商讨冯国英１周寿桓１’２（１四川大学电子信息学院，四川成都６１００６４；２华北光电技术研究所，北京１０００１５）大纲综述了现有的３类激光光束质量谈论方法，即近场质量、远场质量和传输质量。

主要的谈论参数包含近场调制度和比较度、聚焦光斑尺寸、远场发散角、衍射极限倍数口因子、斯特列尔比、环围能量比以及肝因子等。

谈论了它们各自的合用范围、长处和限制性。

提出了采纳胼因子矩阵以表述光束的像散特征，给出了Ｍｚ因子的不变量。

要点词激光技术；光束质量；膨因子；口因子文件表记码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２００９３６０７．１６４３中图分类号ＴＮ２４８．１ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎＦｅｎｇＧｕｏｙｉｎ９１ｏｎＬａｓｅｒＢｅａｍＱｕａｌｉｔｙＺｈｏｕＳｈｏｕｈｕａｎｌ＇２，１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１００６４，Ｃｈｉｎａ、＼２ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏ－Ｏｐｔｉｃｓ，Ｂｅｒｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｓｕｃｈａｓ１０００１５。

准分子激光器光束质量

准分子激光器光束质量准分子激光器光束质量准分子激光器是一种应用广泛的激光器类型，其光束质量是评估其性能的重要指标之一。

本文将探讨准分子激光器光束质量的定义、影响因素以及提高光束质量的方法。

1. 光束质量的定义光束质量是指光束在传播过程中保持的空间特性和波前形状的好坏程度。

准分子激光器的光束质量通常用光束品质因子（M^2）来衡量，M^2的值越小，表示光束质量越好。

2. 影响光束质量的因素准分子激光器的光束质量受到多种因素的影响，包括以下几个方面：2.1 激光器本身的设计和制造质量。

激光器的光学元件、激光介质和光学腔的设计和制造质量直接影响光束的质量。

优质的材料和精确的加工工艺可以减少光束的畸变和散射。

2.2 激光器的工作状态。

准分子激光器在不同的工作状态下，其光束质量可能会有所不同。

例如，激光器的脉冲宽度、频率和功率等参数的调节都可能对光束质量产生影响。

2.3 光束传播路径的清洁程度。

光束传播过程中，光束可能会受到灰尘、污渍等污染物的影响，导致光束质量下降。

因此，保持光路的清洁是提高光束质量的重要因素之一。

3. 提高光束质量的方法为了提高准分子激光器的光束质量，可以采取以下几种方法：3.1 优化激光器的设计和制造过程。

通过改进激光器的结构设计和制造工艺，可以提高光束的质量。

例如，优化光学元件的曲面形状和表面质量，减少光束的畸变和散射。

3.2 控制激光器的工作状态。

调节激光器的脉冲宽度、频率和功率等参数，可以优化光束的质量。

例如，选择适当的脉冲宽度和频率，可以减少光束的散焦和畸变。

3.3 定期清洁光路。

保持光路的清洁，可以有效地减少光束受到污染物的影响。

定期清洁光学元件和光路，可以提高光束的质量和稳定性。

4. 结论准分子激光器的光束质量对于其应用的性能至关重要。

通过优化激光器的设计和制造过程，控制激光器的工作状态以及定期清洁光路，可以提高光束的质量和稳定性。

这些方法可以帮助我们更好地利用准分子激光器的特性，满足不同领域的应用需求。

光束质量m

光束质量（Beam quality）是用来描述光束强度分布和空间发散程度的物理量。

在激光领域中，光束质量通常用M2值（第二个希腊字母）来表示，它代表了光束发散角的倒数，反映了激光光束的空间分布宽度的变化。

对于一个理想平行的光束，其M2值接近于1。

然而，实际激光器产生的光束往往存在一些缺陷，如模斑散焦、模间串扰和偏振模分裂等，这些都会影响光束的质量。

为了评估这些影响，需要使用专门的仪器进行测量，例如光谱仪和探测器。

具体来说，对于不同的激光应用，如焊接、激光雷达、微纳加工等，对光束质量的要求是不同的。

高光束质量的光束能够提供更高的能量密度、更精确的定位和更精细的加工效果。

因此，在激光系统设计和优化过程中，需要考虑到光束质量的影响，并进行相应的调整，如改变激光器的参数、优化光学元件的设计和选择合适的扩束/聚焦系统等。

以一个具体例子来说，假设我们使用高功率激光器进行焊接，那么我们可能需要一个高质量的光束来确保熔深、熔宽和焊缝形状等焊接参数的优化。

在这种情况下，我们需要考虑激光器的输出光束质量，并根据需要进行调整。

总的来说，光束质量是激光领域中一个重要的参数，它影响着激光系统的性能和应用效果。

通过对光束质量的评估和调整，我们可以更好地满足不同的激光应用需求，实现更高效、精确和优质的激光加工效果。

至于“光束质量m800”，这是一个特定的光束质量数值，具体含义需要根据使用的激光器和测量方法来确定。

一般来说，m800的光束质量属于较高质量的范围，适用于需要高能量密度、精确定位和精细加工的应用场景。

然而，具体应用效果还需要结合其他参数进行综合评估。

976 nm宽条形高功率半导体激光器的光束质量m2评价

976 nm宽条形高功率半导体激光器的光束质量m2评价976 nm宽条形高功率半导体激光器是一种常用于工业、医疗和科学研究等领域的激光器。

在实际应用中，光束质量是评价激光器性能的重要指标之一。

本文将从什么是光束质量、如何评价光束质量以及如何提高光束质量三个方面来探讨976 nm宽条形高功率半导体激光器的光束质量m2评价。

一、什么是光束质量光束质量是指激光器输出的光束与理想光束的相似程度。

理想光束是指光束直径不变、光斑形状不变、光强分布均匀的光束。

光束质量的好坏直接影响到激光器在实际应用中的效果。

二、如何评价光束质量光束质量的评价指标主要有两个，即光束直径和光束发散角。

其中，光束直径是指光束在传输过程中的直径大小，光束发散角是指光束在传输过程中的扩散程度。

光束直径和光束发散角越小，光束质量越好。

在实际应用中，常用的光束质量评价指标是m2值。

m2值是一种综合评价光束直径和光束发散角的指标，其值越小，光束质量越好。

m2值的计算方法是通过测量光束在传输过程中的直径大小和发散角度，然后将这些数据代入计算公式中得出。

三、如何提高光束质量提高光束质量的方法主要有以下几种：1. 优化激光器结构。

通过优化激光器的结构，如改变激光器的谐振腔长度、改变激光器的输出端口等，可以有效地提高光束质量。

2. 优化激光器工作条件。

通过调整激光器的工作条件，如改变激光器的泵浦功率、改变激光器的温度等，可以有效地提高光束质量。

3. 选择合适的光学元件。

选择合适的光学元件，如透镜、棱镜等，可以有效地改善光束的质量。

4. 优化光束传输系统。

通过优化光束传输系统，如改变光纤的长度、改变光纤的直径等，可以有效地提高光束质量。

综上所述，光束质量是评价激光器性能的重要指标之一。

在实际应用中，通过评价光束直径和光束发散角，可以综合评价光束质量。

提高光束质量的方法主要有优化激光器结构、优化激光器工作条件、选择合适的光学元件和优化光束传输系统等。

在使用976 nm宽条形高功率半导体激光器时，应注意光束质量的评价和提高，以提高激光器的实际应用效果。

激光加工中光束质量的评估与提升方法研究

激光加工中光束质量的评估与提升方法研究激光加工是一种高精度、高效率的加工方法，广泛应用于各个领域。

而光束质量对激光加工的质量和效率有着重要影响。

因此，评估和提升光束质量成为了激光加工领域的研究热点之一。

首先，我们来看一下光束质量的评估方法。

光束质量一般通过光束直径、光束发散角、光束功率分布等指标来评估。

其中，光束直径是指光束在传输过程中的直径变化情况，直径越小，光束质量越好；光束发散角是指光束传输过程中的扩散情况，发散角越小，光束质量越好；光束功率分布是指光束在横截面上的功率分布情况，均匀度越高，光束质量越好。

为了提升光束质量，研究人员提出了一系列的方法。

首先，可以通过优化光学系统来提升光束质量。

光学系统的设计和调整对光束的传输和聚焦有着重要影响。

通过优化光学元件的选择、布局和调整，可以减小光束的直径变化和发散角，提高光束的均匀度，从而提升光束质量。

其次，可以通过使用高质量的激光器来提升光束质量。

激光器是产生激光光束的核心装置，其光束质量的好坏直接影响到整个激光加工系统的质量。

目前，研究人员已经开发出了一系列高质量的激光器，如固体激光器、光纤激光器等。

这些激光器具有较小的发散角、较高的功率稳定性和较好的光束均匀度，可以有效提升光束质量。

此外，还可以通过优化激光加工参数来提升光束质量。

激光加工参数包括激光功率、激光脉冲宽度、激光频率等。

通过合理选择和调整这些参数，可以使光束在加工过程中保持较好的质量。

例如，在激光切割过程中，适当增加激光功率和减小激光脉冲宽度，可以提高切割质量和速度。

最后，可以通过使用优化的光束传输系统来提升光束质量。

光束在传输过程中容易受到热效应、衍射效应和非线性效应等的影响，从而导致光束质量的下降。

通过使用优化的光束传输系统，可以减小这些效应的影响，提高光束的质量。

例如，可以采用自适应光学技术来实时调整光束的相位和振幅，以补偿传输过程中的相位畸变和振幅衰减，从而提升光束质量。

总之，激光加工中光束质量的评估和提升是一个复杂而重要的问题。

光束质量因子

光束质量因子是激光光束质量的评估和控制理论基础。

其定义为其中：R为实际光束的束腰半径，R0为基膜高斯光束的束腰半径θ为实际光束的远场发散角，θ0为基膜高斯光束的远场发散角。

光束质量因子为1时，具有最好的光束质量。

衍射极限是指一个理想点物经光学系统成像，由于衍射的限制，不可能得到理想像点，而是得到一个夫朗和费衍射像。

因为一般光学系统的口径都是圆形，夫朗和费衍射像就是所谓的艾里斑。

这样每个物点的像就是一个弥散斑，两个弥散斑靠近后就不好区分，这样就限制了系统的分辨率，这个斑越大，分辨率越低。

这个限制是物理光学的限制，是光的衍射造成的。

点列图是指在几何光学的成像过程中，由一点发出的许多条光线经光学系统成像后，由于像差的存在，使其与像面的交点不再集中于一点，而是形成一个分布在一定范围内的弥散图形。

在点列图中利用这些点的密集程度来衡量光学系统的成像质量的方法称之为点列图法。

利用点列图法来评价照相物镜等的成像质量时，通常是利用集中30%以上的点或光线所构成的图形区域作为其实际有效弥散斑，弥散斑直径的倒数为系统的分辨率。

这个分辨率是由几何光学的像差限制的，没有考虑衍射效应。

衍射极限公式是sinθ=1.22λ/D。

其中θ是角分辨率，λ是波长，D是光圈直径。

当θ很小时，sinθ约等于tagθ，约等于d/f，其中d是最小分辨尺寸，f是焦距。

推导出d/f=1.22λ/D。

A=d/（1.22λ）。

A是光圈f/值。

当d等于成像元件像素点尺寸p时，A就是衍射极限光圈。

DLA=p/（1.22λ），也就是：衍射极限光圈=像素尺寸/（1.22x光波波长）。

光束质量的评价方法

光束质量评价方法
------ 四种评价标准及其适用激光范围参考文献：1-10《激光光束质量的评价方法》
文章简介
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激光光束质量是一个很有现实意义的论题, 对不同应用的激光光束其质量的评价标准一般不同。本文给出了几种有代表性的激光光束质量的评价方法, 并分别对各种评价标准的合理性与适用性进行了分析; 研究了实际应用中对激光光束质量的一些要求和相关的评价参数。
M²因子
从对 M²因子和相关概念的分析可知 : 与远场发散角、聚焦光斑尺寸等[4]相比较 ,M²因子更为严格和全面地表征了激光光束质量。可以证明激光通过理想无像差和无穷大孔径光学系统时 ,虽然束腰直径或远场发散角要变化 ,但作为比较的物理量即束腰直径与远场发散角的乘积 , M²因子是一个不变量。因此 ,使用 M²因子比之仅用聚焦光斑尺寸或发散角衡量光束质量更为全面一些。
桶中功率比(BQ) 也称环围能量比/靶面上能量比
1、定义式 2、（如何确定）参考光束参数
由于强度分布的横向尺度受到衍射极限的限制,桶的尺寸主要根据目标尺寸与衍射极限尺寸的相对大小以及具体的应用场合来选取,即用理想光束的“衍射极限桶”中的桶中能量与实际光束在同一桶中的桶中能量比值的开方作为这种应用目的下的光束质量的评价标准。当希望的光斑尺寸小于目标尺寸时,为了更充分地反映目标上的激光能量分布, 作为对式 (的补充,可用一个“桶系列”中的能量多少来衡量能量集中度。“桶系列”是具有规范尺寸的几个同心环围, “规范尺寸”可取为理想光束远场光斑上的几个特征尺寸( 见下面的说明) 。另一种等价的做法是,用几个规范的能量百分比所相应的光斑尺寸评价远场光束的质量。
2、BQ值常用不同限孔能量测量法以及能对空间绝对能量分布或光强分布测量的探测系统进行测量,要求具备可直接接收高能激光的强光阵列探测器或靶盘仪。与其他评价指标不同, BQ值是专门用于评价目标处强激光光束质量的指标,直观反映靶目标上强激光的能量集中度。因此在评价目标处的强激光光束质量和激光对靶目标的破坏效果时,最适合采用 BQ值指标。

mlaser 准分子激光器光束质量

mlaser 准分子激光器光束质量MLaser准分子激光器是一种常用的激光器，其光束质量是评判激光器优劣的重要指标之一。

光束质量是指激光器输出光束的空间分布和光束形状的好坏程度，是激光器的性能之一。

光束质量可以通过多种参数来评价，其中最常用的是M²因子。

M²因子是一种无量纲参数，用于描述激光光束与理想高斯光束之间的差异程度。

M²因子的理论最小值为1，但实际中通常会略大于1。

MLaser准分子激光器具有较好的光束质量，主要体现在以下几个方面：1. 光束直径和发散角度：MLaser准分子激光器的光束直径较小，发散角度较小，能够输出高质量的窄束光。

这对于需要精细加工和高精度测量的应用非常重要。

2. 光束形状：MLaser准分子激光器的光束形状主要为高斯光束，光束能量分布近似于高斯分布。

高斯光束具有光强分布均匀、光斑质量好等特点，适用于许多精密加工和科学研究领域。

3. 光束稳定性：MLaser准分子激光器的光束稳定性较好，能够保持较长时间的稳定输出。

光束稳定性对于实验和工程应用非常重要，可以提高实验的可重复性和工程的稳定性。

4. 光束均匀性：MLaser准分子激光器的光束均匀性较好，能够输出均匀的光斑。

光束均匀性对于某些光学实验和材料加工非常关键，能够避免因光斑不均匀而导致的实验误差或加工不均匀。

MLaser准分子激光器的优秀光束质量得益于其特殊的设计和优良的制造工艺。

在设计过程中，MLaser准分子激光器注重光学元件的精度和稳定性，采用优质的光学材料和涂层技术，以确保光束的高质量输出。

在制造过程中，MLaser准分子激光器严格控制每个工序的质量，避免因制造误差而影响光束质量。

MLaser准分子激光器具有优秀的光束质量，表现在光束直径和发散角度小、光束形状为高斯光束、光束稳定性好和光束均匀性高等方面。

这使得MLaser准分子激光器在精密加工、科学研究和工程应用中得到广泛应用。

激光光束质量分析实验

激光光束质量分析实验1.1实验目的随着激光应用领域的不断拓展，激光的许多应用已经从最初的创新性工艺研究转变为标准的应用技术，由此相应带来激光参数的标准化问题。

在所有的激光参数中，激光束的光束质量处于相当特殊的地位。

一方面，几乎所有的实际应用都涉及光束参量，另一方面，对光束质量的定义又始终未统一标准。

1988年，A. E. Siegman 利用无量纲的量——光束质量M 2因子较科学合理地描述了激光束质量，并由国际标准组织采纳(ISO11146)。

M 2因子克服了常用的光束质量评价方法的局限，对激光光束的评价具有重要意义。

本实验通过对激光光束参数（束腰半径、远场分散角（半角））的实际测量而获得对光束质量（以M 2因子为评价指标）的感性和理性认识。

1.2 实验原理1.2.1 M 2因子简介M 2因子是与激光光束横向分布的模阶数相关的参数，其定义为2000M m mw w θθ=（1）式中 w m0和w 0分别为被测实际光束和理想高斯光束的束腰宽度（半宽度，束宽按二阶矩定义），θm 和θ0分别为被测实际光束和理想高斯光束的远场发散角（半角）。

光束的束腰宽度和远场发散角的乘积也称光束参数乘积，所以 M 2因子的物理意义为实际的光束参数乘积与理想高斯光束的光束参数乘积之比。

对于理想高斯光束，容易得到00w λθπ=（2） λ为激光波长。

可以证明，束宽以二阶矩定义时，有2M 1≥（3）式中的等号只有对理想高斯光束成立，其他任意光束的M 2因子均大于1。

M 2因子越大，则在相同束腰宽度条件下远场发散角越大，光束质量也就越差。

M 2因子采用理想高斯光束作为参照比较标准，其值定量反映了被测光束的光束质量乘积偏离理想高斯光束的光束参数乘积的程度。

M 2因子不适合于评价高能激光的光束质量，高能激光的谐振腔一般是非稳腔，输出的激光光束不规则，将不存在“光腰”，而且，对于能量分布离散型的高能激光光束，由二阶矩定义计算得到的光斑半径和实际相差很远，得到的M 2因子误差将会很大。

矩形大口径激光光束质量评价光学系统设计

矩形大口径激光光束质量评价光学系统设计潘国涛闫钰锋于信张雷孙阔白素平孙宏申Design of optical system for quality evaluation of a large rectangular aperture laser beamPAN Guo-tao, YAN Yu-feng, YU Xin, ZHANG Lei, SUN Kuo, BAI Su-ping, SUN Hong-shen引用本文:潘国涛,闫钰锋,于信,张雷,孙阔,白素平,孙宏申. 矩形大口径激光光束质量评价光学系统设计[J]. 中国光学, 2022, 15(2): 1-12. doi: 10.37188/CO.2021-0130PAN Guo-tao, YAN Yu-feng, YU Xin, ZHANG Lei, SUN Kuo, BAI Su-ping, SUN Hong-shen. Design of optical system for quality evaluation of a large rectangular aperture laser beam[J]. Chinese Optics, 2022, 15(2): 1-12. doi: 10.37188/CO.2021-0130在线阅读 View online: https:///10.37188/CO.2021-0130您可能感兴趣的其他文章Articles you may be interested in板条激光器光束质量控制技术研究进展Progress on beam quality control technology of slab lasers中国光学. 2019, 12(4): 767 https:///10.3788/CO.20191204.0767高光束质量高斯非稳腔固体激光器研究Research on the high beam quality of Gaussian unstable resonators in solid state lasers中国光学. 2019, 12(3): 559 https:///10.3788/CO.20191203.0559大视场高像质简单光学系统的光学-算法协同设计Optical/algorithmic co-design of large-field high-quality simple optical system中国光学. 2019, 12(5): 1090 https:///10.3788/CO.20191205.1090激光位移传感器传感探头微小型光学系统设计Design of micro-optical system for laser displacement sensor sensing probe中国光学. 2018, 11(6): 1001 https:///10.3788/CO.20181106.1001大相对孔径紫外成像仪光学系统设计Design of large aperture ultraviolet optical system for ultraviolet camera中国光学. 2018, 11(2): 212 https:///10.3788/CO.20181102.0212采用超连续谱激光的双光束光纤光阱实验Double-beam fiber optical trap experiments based on supercontinuum laser中国光学. 2017, 10(3): 370 https:///10.3788/CO.20171003.0370文章编号 2095-1531（2022）02-0001-12矩形大口径激光光束质量评价光学系统设计潘国涛1，闫钰锋1 *，于　信1，张　雷2，孙　阔1，白素平1，孙宏申3（1. 长春理工大学光电工程学院，吉林长春 130022；2. 中国人民解放军63867部队，吉林白城 137000；3. 吉林江机特种工业有限公司八分厂，吉林吉林 132021）摘要：自适应光学校正技术可有效提升固体板条激光器的光束质量，但随着激光器输出功率的提升，输出光束口径逐渐增加，系统体积逐渐增大，自适应光学校正系统的设计难度也增加了。

激光相干合成光束质量评价

标准的不足。提出用广义环围功率比作为新的激光合成的光束质量评价标准。对广义环围功率比进行了阐述，并对其在合成效果方面的评价进行了定性分析。应用广义环围功率比作为合成光束质量评价标准，物理概念清楚，评价合理，在工程测量上容易实现。关键词：高能激光；相干合成；光束质量；评价体系
ＨＩＧＨＰＯＷＥＲＬＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＣＬＥＢＥＡＭＳ
Ｖｏ１．２５，ＮＯ．２Ｆｅｂ．，２０１３
文章编号：１００１ — ４３２２（２０１３）０２ — ０３６７ — ０４
激光相干合成光束质量评价
质量评价因子（ＢＰＦ）。１．１Ｍ。因子、斯特列尔比和因子
光束质量Ｍ因子适合于对高斯光束的评价，而参与合成的高能激光一般不是高斯光，且合成后的光束更不是高斯光，所以不适合。如用Ｍ因子来评价，则会出现很大的误判ｌ５］。
一一
式中：。是理想光束艾里斑中心亮度的焦半径；是实际光束焦斑中含８４９／６总能量的角半径；Ｄ为光束发射孔
径的最小外接圆直径；为波长。
因子是很好的判定单束高能激光光束质量的参数，但是在评价合成光束的过程中，也有其缺陷。其一，

第八章激光光束质量评价

由光强二阶矩定义的光束宽度满足ABCD传输定律，可用来计算激光束传输到其它位置时的光束宽度。
2012，高春清
功率通量法定义的束宽
功率(或能量)通量法：也是一种ISO推荐的定义光束宽度（光斑半径或直径）的方法，在实际应用中具有非常重要的意义。定义：对于圆对称光束，在垂直于光轴的平面内，定义包含u%（一般u%取1－1/e2(86.5%)）激光束总功率(或能量)的圆的半径为光斑半径
f d 1.22 D
聚焦光斑尺寸方法虽较为简单，但尚存在一些问题，主要是聚焦光斑尺寸不是一个不变量，而是随着所用光学系统的不同而发生改变，只用聚焦光斑尺寸一个参数作为光束质量判据是不够的。
2012，高春清
激光光束质量的常用评价参数
远场发散角：指高斯光束的光束宽度在远场增大形成的渐进锥面所构成的全角度；激光束的远场发散角也称作激光的束散角，在实际应用中也常以其半角表示；激光束的远场发散角可由无穷远处光束宽度d(z)与传输距离之比定义
d2 d 2
可求得拐点坐标为
w0 2 exp 2 0 w ( z ) w( z )
2 w( z ) 0.707 w( z ) 2
拐点法定义的光斑半径比振幅临界值定义法定义的光斑半径略小。
2012，高春清
几种方法定义的束宽的比较
2012，高春清
激光光束质量的常用评价参数
文献中还常用值表示光束质量值的定义
实际光束的远场发散角理想光束的远场发散角
值一般大于1 ，值越接近1，光束质量越高，＝1为衍射极限
2012，高春清
激光光束质量的常用评价参数
斯特列尔比：在大气光学中常用斯特列尔比作为评价激光光束质量的参数

半导体激光器模组评价标准

半导体激光器模组评价标准1.波长精度波长精度是衡量半导体激光器模组性能的重要指标之一。

波长精度越低，说明模组的波长稳定性越好。

在评价波长精度时，应考虑以下因素：⏹中心波长偏差：模组的实际中心波长与标称中心波长的偏差；⏹波长漂移：在长时间工作或温度变化时，模组的波长稳定性；⏹温度对波长的影响：不同温度下，模组的波长变化情况。

1.发射功率发射功率是指半导体激光器模组输出的光功率。

在评价发射功率时，应考虑以下因素：⏹最大输出功率：模组的最大输出光功率；⏹功率稳定性：在一定温度范围内，模组的功率稳定性；⏹温度对功率的影响：不同温度下，模组的功率变化情况。

1.光束质量光束质量是衡量半导体激光器模组光束质量的重要指标。

在评价光束质量时，应考虑以下因素：⏹光束发散角：模组的发散角大小；⏹光束质量因子（M²）：描述光束质量与理想情况下的差距程度；⏹光束横截面形状：模组的横截面形状，如圆形、椭圆形等。

1.频率稳定性频率稳定性是指半导体激光器模组输出光的频率稳定性。

在评价频率稳定性时，应考虑以下因素：⏹频率漂移：在长时间工作或温度变化时，模组的频率稳定性；⏹温度对频率的影响：不同温度下，模组的频率变化情况。

1.噪声性能噪声性能是指半导体激光器模组输出的光噪声性能。

在评价噪声性能时，应考虑以下因素：⏹噪声类型：模组的噪声类型，如散粒噪声、热噪声等；⏹噪声水平：模组的噪声水平，如光强波动等；⏹噪声对系统的影响：噪声对系统性能的影响程度。

1.温度稳定性温度稳定性是指半导体激光器模组在温度变化时，性能的稳定程度。

在评价温度稳定性时，应考虑以下因素：⏹温度对波长的影响：不同温度下，模组的波长变化情况；⏹温度对功率的影响：不同温度下，模组的功率变化情况；⏹温度对频率的影响：不同温度下，模组的频率变化情况。

1.可靠性及寿命可靠性及寿命是衡量半导体激光器模组可靠性和使用寿命的重要指标。

在评价可靠性及寿命时，应考虑以下因素：⏹工作寿命：模组的正常工作时间或寿命；⏹环境适应性：模组在不同环境条件下的适应性；⏹故障率：模组在正常工作期间的故障率。

制造用高功率激光器光束质量的评价与测量

制造用高功率激光器光束质量的评价与测量陈虹;王旭葆【摘要】The evaluation and measurement of the beam quality for a high power manufacturing laser were established based on modern laser manufacturing. The measuring parameters, measuring principle, method, equipment and calculation were investigated. Firstly, based on the parameter analysis on distinguishing the laser beam quality at present, the relationship between beam quality and beam width was discussed by taking the beam propagation ratio(M2)and beam parameter product (Kf) for examples. Then, the proper parameters were proposed. Finally,a method based on the object of actual measurement and results were introduced. Experimental results indicate that the Kf value of DC035Slab CO2 laser and TLF6000tCO2 laser are 3.78 mm · mrad and 8.67 mm · mrad, respectively.It is concluded that the Kf value is the calculation results of hyperbolic fitting based on the actual measurement of beam radius at different positions along the laser beam propagating direction, the capability and focus ability of high power laser propagation can be reflected better, which defines well the laser performance for manufacturing systems.%建立了制造用高功率激光器光束质量的评价体系与测量方法,研究了该体系所采用的评价参数、测量原理、测量方法、测量仪器以及测量结果的计算和分析方法.首先,对目前存在的评价激光光束质量的参数进行了比较和判断.接着,以光束传输比(M2)和光束参数积(Kf)为重点,阐述了光束质量评价参数与光束束宽定义之间的关系,提出了工业应用背景下光束质量的评价参数.最后,介绍了基于实测目的的光束质量测量方法和实际测量结果.测量结果显示,DC035SIab CO2激光器的Kf值为3.78mm·mrad,TLF6000tCO2激光器的Kf值为8.67mm·mrad,表明Kf值是评价制造用高功率激光器光束质量的较为合适的参数.由于该值是在实际光束传输路径上不同位置处对光束束宽进行测量后用双曲线方法拟合得到的结果,所以更好地反映了高功率激光束的传输和聚焦性能,诠释了激光制造系统的制造能力.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2011(019)002【总页数】7页(P297-303)【关键词】激光制造;光束质量;光束束宽;空心探针【作者】陈虹;王旭葆【作者单位】北京工业大学激光工程研究院,北京,100124;北京工业大学激光工程研究院,北京,100124【正文语种】中文【中图分类】TN249随着新型激光制造系统的不断更新换代以及激光功率的不断提高,光束质量在一定程度上可作为激光系统之间进行比较的依据。

能量输运型激光系统光束质量评价参数浅析

能量输运型激光系统光束质量评价参数浅析
王辉华;林龙信;李海滨
【期刊名称】《兵工学报》
【年(卷),期】2015(0)S2
【摘要】当能量输运型激光系统输送的激光作用于能量和功率敏感型目标时,更强调目标上所关心区域内激光到靶的空间绝对强度。

现有光束质量评价参数体现的是激光到靶功率(能量)的相对空间分布特性,无法有效体现激光到靶功率(能量)的绝对分布特性。

以84%能量环围比的实心光束理想衍射角为基础,统一了不同遮拦比环形束相对光束质量β的评价标准。

在此基础上,计算了激光到靶功率(能量)密度,建立了体现能量输运型激光系统绝对强度空间分布特性的评价参数——辐射强度。

该参数携带了激光系统内部的全部信息,满足能量输运型激光系统的实际应用,能有效评估激光输运型激光系统的综合性能。

【总页数】4页(P322-325)
【关键词】光学;激光;辐射强度;能量输运;环形光束
【作者】王辉华;林龙信;李海滨
【作者单位】海军装备研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TN24
【相关文献】
1.自聚焦激光束光束质量评价的功率谱密度方法 [J], 彭志涛;景峰;刘兰琴;朱启华;张昆;陈波
2.高能激光光束质量评价参数适用性探讨 [J], 田健;邓念平;吴传昕
3.激光光束质量的评价参数及其特性分析 [J], 高卫;乔广林;王云萍
4.自聚焦激光束光束质量评价的功率谱密度方法 [J], 彭志涛;景峰;刘兰琴;朱启华;陈波;张昆;刘华;张清泉;程晓峰;蒋东镔;刘红婕;彭翰生
5.激光推进应用中的远场光束质量评价参数研究 [J], 吴伟伟;孙华燕;宋丰华
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激光器光衰标准

激光器光衰标准一、发射功率激光器的发射功率是评价其性能的重要指标之一。

光衰是指激光器发射功率的降低，它是衡量激光器性能稳定性和可靠性的重要标准。

对于不同的应用场景，激光器的发射功率要求也不同。

例如，对于通信和雷达系统，需要高功率激光器来提高信号质量和传输距离；而对于医疗和科研领域，需要中等功率激光器来满足实验需求。

二、光束质量光束质量是评价激光器输出光束好坏的标准，包括光束的聚焦性能、发散角大小、光斑形状等。

优质的光束质量可以保证激光器输出的光束具有较高的相干性和方向性，提高激光器的能量密度和传输距离。

光衰会影响光束质量，因此，在评价激光器性能时，需要综合考虑发射功率和光束质量等因素。

三、波长稳定性波长稳定性是指激光器输出波长在一定范围内的稳定性。

波长稳定性对于通信和光谱分析等领域非常重要。

光衰会影响波长稳定性，因为衰减会导致输出光的强度和相位发生变化，从而影响波长的稳定性。

因此，在评价激光器性能时，需要考虑波长稳定性和光衰等因素。

四、调制性能调制性能是指激光器在受到外部调制信号作用时，输出光信号的稳定性和质量。

对于通信和雷达系统等领域，需要对激光器进行调制以实现高速和远距离传输。

光衰会影响调制性能，因为衰减会影响调制信号的幅度和相位，从而影响调制效果。

因此，在评价激光器性能时，需要考虑调制性能和光衰等因素。

五、偏振特性偏振特性是指激光器输出光的偏振态和偏振方向。

对于某些应用场景，需要对激光器的偏振特性进行控制和调节。

光衰会影响偏振特性，因为衰减会导致偏振态和偏振方向发生变化。

因此，在评价激光器性能时，需要考虑偏振特性和光衰等因素。

六、噪声性能噪声性能是指激光器输出光的噪声水平。

噪声包括热噪声、散粒噪声和闪烁噪声等。

对于通信和雷达系统等领域，需要低噪声激光器以提高信号质量和传输距离。

光衰会影响噪声性能，因为衰减会导致输出光的强度和相位发生变化，从而影响噪声水平。

因此，在评价激光器性能时，需要考虑噪声性能和光衰等因素。