大功率激光光束光斑诊断仪及其测试原理
激光功率计原理
激光功率计原理激光功率计是一种用来测量激光输出功率的仪器，广泛应用于激光科学、医学、工业等领域。
其原理基于热效应。
本文将就激光功率计的原理进行详细阐述。
1、激光功率计的基本原理激光功率计的基本原理是将激光能量转化为电信号，然后通过电信号来计算激光功率。
其一般分为两类：热效应式功率计和光学式功率计。
其中热效应式功率计是最常见的一种，它的基本原理是将激光束引导到一个吸收能量的元件上，产生热能，并通过测量产生的温度变化来计算激光功率的大小。
2、激光功率计的热效应原理热效应功率计通过激光束的吸收，产生热能使其温度发生变化，从而改变其电学特性，例如电阻值、电容等。
当激光束通过吸收元件时，元件内部的温度会升高，导致元件的电学性能发生变化，从而改变元件的电阻值或电容值。
因此，通过测量该变化，可以计算出激光功率的大小。
3、热效应功率计的元件种类热效应功率计的元件种类繁多，根据激光的波长和功率级别，选择不同的元件可以更好地适应测试需求。
3.1、表面吸收型功率计表面吸收型功率计通常是一种金属导电材料，例如铂电阻、钨电阻等。
激光束穿过元件时被吸收，产生热能，导致电阻值的变化，从而测量激光功率。
3.2、体积吸收型功率计体积吸收型功率计一般是一种玻璃或陶瓷材料，容易吸收激光能量，产生越来越高的温度，从而扩散到周围，并通过热传导扩散到功率计的表面。
通过测量温度变化来计算激光功率。
4、光学式功率计的原理与热效应式功率计不同，光学式功率计通过测量激光束经过传感器时的光强度变化来计算激光功率。
光学式功率计的传感器通常使用各类敏感元件，例如硅光电传感器、红外传感器等等。
直接测量激光的光能，然后通过功率与光能的关系可以计算出激光功率。
5、总结综上所述，激光功率计通过测量激光束在吸收元件上产生的热效应或光学光强度变化来计算其输出功率。
在测试激光系统或者对激光器进行性能测试的过程中，可以选择适当的激光功率计来确保系统的稳定性和精度。
因此，激光功率计在如今激光应用领域已经不可或缺，它在激光科学、医学、工业制造等领域中发挥着十分重要的作用。
光束质量分析仪原理
光束质量分析仪原理光束质量分析仪是一种用于测量光束质量的仪器。
光束质量是指光束的聚焦能力，也可以理解为光束的准直性和纵向相干性。
光束质量分析仪的基本原理是通过测量光束在空间上的偏离程度来评估光束的质量。
这种偏离可以通过测量光束的发散角、束腰位置和束腰直径等参数来实现。
在光束质量分析仪中，一种常用的测量方法是通过使用探测器阵列来接收光束，并分析光束在阵列上的分布情况。
一般来说，探测器阵列由多个单元组成，每个单元都可以独立地测量光的强度。
根据测量得到的光强分布图，可以得到光束的发散角、束腰位置和束腰直径等参数。
对于高功率激光光束，由于激光束的强度非常高，普通的探测器不能直接接收。
这时可以使用热像仪作为探测器。
热像仪是一种能够将光束的强度转换为热像的仪器。
通过测量热像的分布情况，可以得到光束的质量参数。
除了使用探测器阵列和热像仪，光束质量分析仪还可以使用干涉仪来评估光束的质量。
干涉仪利用光的干涉原理，通过比较光束与参考光束的干涉图案来分析光束的质量。
常见的干涉仪有迈克尔逊干涉仪和扫描干涉仪。
利用干涉仪的干涉图案，可以测量光束的相位、相干长度和相干时间等参数，从而评估光束的质量。
为了提高光束质量分析的准确性，通常需要进行校准。
校准的方法主要有两种：一种是使用已知标准光束进行校准，另一种是与其他光束质量分析仪进行对比校准。
通过校准，可以消除仪器本身引起的误差，并获得更准确的测量结果。
光束质量分析仪在激光加工、激光成像和激光通信等领域得到广泛应用。
通过准确评估光束的质量，可以提高光束在空间传输中的稳定性和准直性，从而提高激光器的工作效率和成像质量。
总结起来，光束质量分析仪是一种用于测量光束质量的仪器，通过测量光束在空间上的偏离程度来评估光束的准直性和纵向相干性。
常用的测量方法包括使用探测器阵列、热像仪和干涉仪等。
通过校准可以提高测量的准确性。
这种仪器在激光加工、成像和通信等领域具有广泛的应用。
大功率激光光束参数的测量方法
1 引 言
随着大功率激光加工技术成功地应用于机械、电 子、航空、汽车和造船等各行各业, 许多科研机构积极 开展大功率激光束的光束参数测量的研究, 现有商品 化的测量仪器, 但由于其特殊的光束特性和很高的功 率密度, 许多测量系统在使用上都有一定的局限性。 我们正在研制的大功率激光光束光斑质量诊断系统, 目标是能够对聚焦光斑进行测量, 并作出光束、光斑 质量的评估。
3. 1 功率密度分布 由于探针的传输性能和光束特性无关, 探测器在 工作波段范围内输入输出是线形关系, 故功率密度值 为
I ( i, j ) = K 1×M ( i, j ) + K 2
(1)
其中,M (i, j ) 为在 ( i、j ) 处的测试仪测得值; K 1、K 2 为
定标系数。
光 电 子·激 光 第 11 卷 第 4 期 2000 年 8 月 JOU RNAL O F O PTO EL ECTRON ICS·LA SER V o l. 11 N o. 4 A ug. 2000 文章编号: 100520086 (2000) 0420372203
参 考 文 献:
[ 1 ] A Ro se, Y X N ie, R Gup ta. L a ser beam p rofile m ea2 su rem en t by p ho to therm a l deflection techn ique [ J ]. A pp l. Op t, 1986, 25 (11) : 173821740.
M ea surm en tM ethod of H igh-power La ser Beam Param eters
L E I Hong, L I Q iang, ZU O T ie2chuan
大功率SlabCO2激光器光束质量的测量
大功率Slab CO 2激光器光束质量的测量陈虹，李钰，左铁钏（北京工业大学激光工程研究院，北京100022）摘要：为了充分了解Siab CO 2激光器的光束质量，采用LASERSCOPE UFF100光束光斑质量检测仪对Siab CO 2激光器的光束质量进行了全面的测量研究.从激光束通过飞行光学导光系统（fiying Optics ）前后的光束质量测量、聚焦后光斑的质量测量以及焦点漂移4个方面全面考察了Siab CO 2激光器的光束质量.测量结果表明：Siab CO 2激光器的光束质量因子M 2约为1.1，光束横截面的强度分布接近基模高斯分布；激光束经过长距离的导光系统传输后仍能保持光束横截面的强度分布，采用焦距为190.5mm 的聚焦镜，聚焦光斑的半径约83H m ；在工作范围内（x ：0~3m ）的焦点漂移量约为1mm.关键词：Siab CO 2激光器；光束质量；光束束腰；光束束宽中图分类号：TN 248文献标识码：A文章编号：0254-0037（2005）03-0251-04收稿日期：2004-04-20.激光加工系统只有输出高光束质量的激光束，才能满足激光材料加工的要求.Siab CO 2激光器是目前国际上最新一代CO 2激光器.其谐振腔由前后2个反射镜和上下2个平行的射频电极组成.高纯度工作气体在射频电极之间被激励发光，产生的热量采取扩散冷却，不再需要传统的包括压缩机和气瓶的气体循环系统，气体的损耗可以忽略，集成在谐振腔中的气体可以连续工作12个月.光束质量因子M 2是国际标准化组织所推荐的评价激光光束质量的参数，它的测量实质上可以归为束宽的测量［1-3］.LASERSCOPE UFF100光束光斑质量检测仪，采用带孔空心探针的方法对光斑进行扫描，同时通过转台平动实现对整个光斑横截面的测量，因此可以通过选择不同孔径的空心探针对不同功率激光器的光束光斑质量进行检测.作者测量的Siab CO 2激光器是ROfin DC035Siab CO 2激光器.1测量方案和计算方法1.1测量方案图1飞行光学导光系统示意图Fig.1Sketch map Of the fiyig Optics测量方案分为光束测量和光斑测量.光束的测量在激光束通过飞行光学导光系统前后分别进行；光斑的测量主要是测量聚焦光束的光束质量和在工作范围内的焦点漂移量.测量光束时的激光功率为3.5kW ，测量光斑时的激光功率为1kW.测量示意图如图1所示.图中：1、2、3、4、5均为反射镜；I 、I 、H 、V 为测量点；x 、y 、z 代表加工台的3个方向；A 为光束通过导光系统前测量选取的方向.1.2计算方法用LASERSCOPE UFF100光束光斑质量检测第31卷第3期2005年5月北京工业大学学报JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGYVOi.31NO.3!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!May 2005仪在光束传输路径上的不同位置进行测量，得到不同位置处光束或光斑半径；采用多点测量双曲线拟合法计算光束特性参数.由测量结果拟合出形如d 2=a +bz +cz 2的二次双曲线.其中：d 为光束（光斑）直径；z 为光束（光斑）所对应的位置，可以是绝对位置，也可以是相对位置.根据二次曲线的参数a 、b 、c 计算激光光束的参数［4-6］：光束远场发散角（全角）!=!c ；束腰位置光束（光斑）直径d =a -b 2/（4c !）；束腰位置光束（光斑）半径w 0=d /2；束腰位置z 0=-b /（2c ）；光束传输因子M 2=K /（4"ac -b 2/!4）.!测量结果及分析!"#激光光束质量的测量2.1.1未通过传输镜组时激光光束质量的测量图2未通过传输镜组时激光光束质量的测量Fig.2Beam guaiity measurement before the iight through fiying optics在自由大气中测量光束质量是为了考察原始激光束的光束质量.选取光束沿直线传播方向测量，如图1中A 方向.第1个测量位置选择距离激光器出光口较近的位置（距离为0.35m ），然后每相隔1m 为一个测量点.测量结果如图2所示，横坐标z 表示测量点距离激光器出光口的距离，纵坐标r 表示测量光束的半径.测量结果表明，Siab CO 2激光器原始光束的光束质量很好，M 2"1.5，w 0=8.5mm ，!=1.24mrad.从光束的能量分布看，在距离激光器出光口较近的位置，光束模式接近基模，光束的能量分布接近理想的高斯分布，束腰位置大约在距离激光器出光口4m 左右.随着传输距离的增大，激光束的能量分布发生了变化，尤其在距离激光器出光口大约6~7m 时，光束能量分布顶端出现双峰结构且不对称，这是由于激光束中存在非纯正的基模模式造成的.2.1.2通过飞行光学导光系统后激光光束质量的测量在实际应用中，对于波长为10.6H m 的CO 2激光器，需要通过飞行光学导光系统进行传输.激光束从激光器出光口经过十几个镜子传到加工位置后的光束模式和能量分布是保证激光材料加工质量的关键.加工台沿x 方向长3m ，保持y 、z 方向的坐标不变，分别在加工台的最近端和最远端以及两端之间每间隔90mm 取一点（共4个位置，图1中的V 、U 、H 、I ）进行了测量.测量结果的比较如图3、图4所示.激光束经过导光系统到达加工台时，在位置V 处距离激光器出光口的距离为6.5m ，在位置I 处距离（a ）z =6.5m ；（b ）z =7.4m（c ）z =8.3m（d ）z =9.2m ；r =9.517mmr =9.723mmr =10.233mmr =10.500mm图3未通过导光系统时在不同传输位置激光束能量分布图激光器出口的距离为9.2m ，这是实际的加工范围.从图3、图4可以看出，在实际的加工范围内，激光束的能量分布出现双峰且不对称.而且无论激光束通过还是未通过导光系统，测量结果相似，说明导光系统是稳定的.通过比较还可以看出，激光束通过导光系统后光束束宽减小，这主要是因为导光系统中充满了压252北京工业大学学报2005年缩空气，抵御外界空气的进入，减小了空气热透镜等不良效应对光束传输的影响.（a ）z =6.5m ；（b ）z =7.4m（c ）z =8.3m（d ）z =9.2m ；r =9.407mmr =9.740mmr =10.150mmr =10.340mm图4通过导光系统后在不同传输位置激光束能量分布图Fig.4The beam intensity profiie at different position after the iaser passing through the fiying optics!"!聚焦光束质量的测量2.2.1聚焦光束质量的测量图5激光束聚焦后光斑质量的测量Fig.5Measurement of focai beam guaiity在激光焊接过程中，希望得到小而圆的光斑，以获得高的功率密度，达到并维持激光深熔焊接过程.测量采用的聚焦镜焦距f =190.5mm ，测量位置选择在图1中I 位置.在测量位置选定初始测量点后，以初始测量点为基准，分别向上或向下做微小移动，直到找到焦斑最小的位置，测量结果如图5所示.横坐标z 表示测量点与初始测量点的相对距离；纵坐标r 表示聚焦光斑的半径.从测量和计算结果来看，采用f =190.5mm 的聚焦镜，w'f !83Hm ，聚焦后，M 2!1.1.焦点位置处光束的能量分布接近理想的高斯分布，在离焦位置光束横截面能量分布发生变化，出现双峰或多峰结构.激光器输出原始激光的M 2值约为1.5，激光束经过聚焦后，M 2!1.1，出现这种现象的原因主要是，原始激光束在自由大气中传输时会受到空气热透镜等效应的影响，使激光束发散较快，r 和!都变大，这时测量的M 2值会偏大.2.2.2焦点漂移的测定在实际加工过程中发现，当光束行走距离较长时会发生焦点漂移现象，这种现象会影响材料加工的质量［7］.在工作范围内每隔90mm 选取一点，对4个位置进行了测量，即图1所示的I 、I 、J 、V 点.测量的主要目的是要找到光斑最小位置时的z 坐标，测量结果见图6.可以看出，在加工范围内（x ：0~3m ），激光束的焦点漂移量大约为1mm.可见，扩散型板条CO 2激光器的焦点漂移量是很小的.（a ）z 1=-749.80mm ；（b ）z 2=-749.300mm（c ）z 3=-749.300mm（d ）z 4=-748.800mm ；w'f 1=83.8Hm w'f 2=83.3Hm w'f 3=82.3Hm w'f 4=89.3Hm 图6在加工范围内的不同位置处焦点的z 坐标、w'f 和光束能量分布图Fig.6z ，w'f and beam intensity profiie of focai point at different position during the range of work352第3期陈虹等：大功率Siab CO 2激光器光束质量的测量452北京工业大学学报2005年3结束语激光器的光束质量进行了测量.测量作者采用LASERSCOPE UFF100光束光斑质量检测仪对Siab CO2结果表明：该激光器的光束质量非常好，!2!1.1，光束横截面的能量分布接近基模高斯分布；激光束具有良好的传输性能，经过长距离的导光系统传输后仍能保持光束横截面的能量分布，在工作范围内（"：0~3 m）的焦点漂移量小，大约为1mm；采用焦距为190.5mm的聚焦镜，聚焦光斑的半径约为83!m.高光束质激光器可以高质量地完成各种材料加工任务，提高生产效率，不断扩大激光材料加工的应量使得Siab CO2用领域.参考文献：［1］吴晗平.激光光束质量的评价与应用分析［J］.光学·精密工程，2000，8（2）：128-132.WU Han-ping.Evaiuation and appiied anaiysis of iaser beam guaiity［J］.Optics and Precision Engineering，2000，8（2）：128-132.（in Chinese）［2］GAO C，WEBER H.The probiems with!2［J］.Optics&Laser Technoiogy，2000，32：221-224.［3］吕百达.关于激光光束质量若干问题的分析［J］.激光技术，1998，22（1）：13-17.LU Bai-da.Anaiyzing some probiems of iaser beam guaiity［J］.Laser Technoiogy，1998，22（1）：13-17.（in Chinese）［4］牛燕雄，汪岳峰，刘新，等.激光束质量因子!2及其测量［J］.激光技术，1999，23（1）：38-41.NIU Yan-xiong，WANG Yue-feng，LIU Xin，et ai.Beam guaiity factor!2and measurement［J］.Laser Technoiogy，1999，23（1）：38-41.（in Chinese）［5］曾秉斌，徐德衍，王润文.激光光束质量因子!2的物理概念及测试方法［J］.应用激光，1994，14（3）：104-108.ZENG Bing-bin，XU De-yan，WANG Run-wen.Physicai concept and measurement on iaser beam guaiity factor!2［J］.Appiied Laser，1994，14（3）：104-108.（in Chinese）［6］雷訇，李强，左铁钏.大功率激光光束参数的测量方法［J］.光电子·激光，2000，11（4）：372-374.LEI Hong，LI Oiang，ZUO Tie-chuan.Measurement method of high-power iaser beam parameters［J］.Journai of Optoeiectronics Laser，2000，11（4）：372-374.（in Chinese）［7］王智勇，陈虹，左铁钏.光束质量对激光加工中光束行为的影响［J］.北京工业大学学报，2000，26（3）：89-93.WANG Zhi-yong，CHEN Hong，ZUO Tie-chuan.Infiuence of beam guaiity on iaser beam behaviour in iaser materiais processing［J］.Journai of Beijing Poiytechnic University，2000，26（3）：89-93.（in Chinese）Measurement on Beam(uality of High-power Slab CO2LaserCHEN Hong，LI Yu，ZUO Tie-chuan（Coiiege of Laser Engineering，Beijing University of Technoiogy，Beijing100022，China）Abstract：The beam guaiity of high-power Siab CO2iaser was measured using LASERSCOPE UFF100from the aspects of the raw beam and focai beam.The measurement experiments had been done before and after the iaser beam passing through the fiying optics.And the beam guaiity of focai beam and focai shift were measured.The measurement resuits show that the!2factor of focai beam is about1.1，its beam transverse intensity profiie is approaching the ideai Gauss profiie，the iaser beam can propagate a iong way without divergence，the focai beam waist radius is83!m when the fo-cai iength is190.5mm，and the focai shift is about1mm in the range of processing（"：0~3m）.Key words：Siab CO2iaser；beam guaiity；beam waist；beam radius。
激光检测器的工作原理
激光检测器的工作原理
激光检测器是一种利用激光技术进行光电转换的设备，主要用于测量和检测光信号的强度、位置和时间等参数。
激光检测器的工作原理如下：
1. 激光发射：首先，激光器产生一束单色、单相位的激光光束通过光学系统聚焦形成一个细小的光斑。
2. 光与物体的交互：激光光斑照射到被检测物体上，光与物体表面进行交互，可能发生反射、散射、透射等作用。
3. 光电转换：被交互的光进入激光检测器，其中的光电传感器将光能转换为电能。
不同类型的激光检测器使用不同的光电传感器，如光电二极管、光电倍增管、光电二极管阵列等。
4. 电信号处理：光电传感器将光能转换为电能后，输出相应的电信号。
电信号可能需要经过放大、滤波、脉冲计数等处理，以获得更准确的测量结果。
5. 信号分析和测量：经过处理后的电信号通过电路或者计算机进行进一步的分析和测量，可以得到光信号的强度、位置、时间等参数。
激光检测器广泛应用于科学研究、工业生产、医疗健康等领域，如测量距离、检测物体的位移和速度、检测物体的形状和表面质量等。
激光功率计原理
激光功率计原理
激光功率计是一种用于测量激光束功率的仪器，它基于激光光束的吸收和散射效应来测量功率。
以下是激光功率计的原理:
1. 热效应原理：激光束在功率计的散射体上产生热量，该热量可通过测量散射体温度的变化来计算激光功率。
具体来说，散射体上的吸收涂层会吸收激光的能量并转化为热量，热量会导致散射体温度升高。
测量散射体温度的变化可以得到激光功率。
2. 辐射压力原理：激光束在散射体上产生压力，该压力可以通过测量散射体位移或形变来计算激光功率。
激光束的辐射压力会使散射体发生微小的位移或形变，测量位移或形变的大小可以得到激光功率。
3. 光电效应原理：激光束通过散射体时，产生的光电信号与激光功率成正比。
测量光电信号的强度可以得到激光功率。
这种原理常用于光电二极管功率计中。
激光功率计根据测量原理的不同，可以分为热效应功率计、辐射压力功率计和光电功率计。
不同类型的功率计适用于不同功率范围和波长范围的激光测量。
同时，激光功率计的测量精度和稳定性也受到散射体材料和散射体与激光束的接触情况等因素的影响。
为了保证测量的准确性，使用者需要根据具体需求选择合适的激光功率计并正确使用。
激光检测原理
激光检测原理
激光检测原理是利用激光光束的特性来测量目标物体的特征和位置。
激光是一种具有高度定向性、单色性和相干性的光源，能够以非常狭窄和集中的光束照射在目标物体上。
当激光光束照射到目标物体上时，光束与物体相互作用，产生反射、散射、吸收等现象。
这些光学效应会改变光束的特性，如光的方向、强度、频率和极化态等。
激光检测系统通过接收反射回来的光束来分析目标物体的特征和位置。
一般来说，激光检测系统由发射器、目标物体、接收器和信号处理器组成。
发射器产生激光光束，将其照射到目标物体上。
接收器接收返回的光束，并将其转换为电信号。
信号处理器对接收到的电信号进行分析和处理，得到目标物体的特征和位置信息。
在激光检测中，常用的检测方法包括激光雷达、激光测距仪和激光光栅等。
激光雷达利用激光束的回波时间来测量目标物体的距离和位置。
激光测距仪通过测量光束的飞行时间来计算目标物体到测量仪的距离。
激光光栅则利用光栅的衍射原理来测量目标物体的位置和位移。
总之，激光检测原理利用激光光束与目标物体之间的相互作用来获得目标物体的特征和位置信息。
这种非接触式的测量方法具有高精度、快速和灵敏的特点，在工业制造、环境监测、安全检测等领域有广泛的应用。
激光测量仪的工作原理
激光测量仪的工作原理
激光测量仪的工作原理是利用激光束的发射、传播和接收来测量目标物体的距离和位置。
其主要包括激光器、发射器、接收器和电子控制器这几个部分。
1. 激光器：激光测量仪使用的激光器通常是半导体激光器，其特点是体积小、功耗低、发射能量高。
激光器通过激活半导体材料，使其产生激发，从而产生一束高度聚焦的激光束。
2. 发射器：激光测量仪的发射器将激光束从激光器中引导出来，经过透镜系统进行聚焦和准直，使激光束变得更加稳定和准确。
3. 接收器：激光测量仪的接收器主要是用来接收激光束反射回来的信号。
接收器中通常包含光电二极管或光电探测器，能够将激光束的光能转化为电信号。
4. 电子控制器：激光测量仪的电子控制器负责控制整个测量过程。
它可以控制激光器的开关，以及接收到的激光信号进行放大、滤波和数字化处理，最后通过计算和数据分析得到目标物体的距离和位置。
运行模式：
1. 时差测量法：通过测量激光束反射回来的时间差，根据光在真空中的传播速度，计算出目标物体与测量仪之间的距离。
这种方法适用于测量较长距离。
2. 相位测量法：通过测量相位差，即测量激光束反射回来时的
相位与原先发射时的相位之间的差别，计算出目标物体与测量仪之间的距离。
这种方法适用于高精度测量。
总的来说，激光测量仪利用激光束的发射、传播和接收，通过测量时间差或相位差来计算目标物体的距离和位置。
其优点是测量精度高，测量范围大，适用于许多领域的精密测量和定位。
激光分析仪技术原理
激光分析仪技术原理激光器是激光分析仪最重要的组成部分之一、它可以产生具有高相干性和单色性的激光束。
常见的激光器包括气体激光器、半导体激光器、固体激光器等。
激光器的发射波长、功率、光束质量等参数对激光分析仪的性能有着重要的影响。
样品是激光束与之相互作用的对象。
样品可以是气体、液体或固体等多种形式的物质。
当激光束与样品相互作用时，会发生一系列的光学和物理过程，如吸收、散射、荧光等。
这些过程中样品会吸收一部分激光能量，并发射出特定的光信号。
探测器是接收并测量样品发射的光信号的装置。
它可以是光电二极管、光电倍增管、光谱仪等。
探测器的选择要根据样品发射的光信号的特点来决定。
探测器接收到样品发射的光信号后，会转换成电信号，并经过电子学处理，得到与被测量相关的信息。
吸收光谱法是利用被测样品对激光光束的吸收特性来进行分析。
当激光光束通过被测样品时，样品会吸收特定波长的光，这部分吸收光的强度与样品中目标组分的浓度有关。
通过测量吸收光的强度变化，可以得到被测样品中目标组分的浓度信息。
荧光光谱法是通过测量被测样品在受激光束的作用下发射出的荧光光谱来进行分析。
当激光光束照射到被测样品上时，样品中的一些分子或原子可能会吸收光束的能量，并发射出特定的荧光光。
这些荧光光的波长和强度可以提供关于被测样品的信息。
拉曼光谱法是通过测量样品受激光束作用后发射的拉曼散射光谱来进行分析。
当激光光束入射到样品上时，样品中的分子或原子会发生振动、转动等运动，这些运动会导致光的频率发生变化，出现了拉曼散射光。
通过测量拉曼散射光的波长和强度变化，可以获得被测样品的结构和组分信息。
综上所述，激光分析仪的工作原理主要涉及激光器、样品和探测器三个主要部分。
通过选择合适的技术和分析方法，可以获取被测样品的相关信息，实现对样品的分析和检测。
激光测量仪原理
激光测量仪原理
激光测量是一种利用激光技术进行测量的方法，其原理基于光的反射与传播速度的固定性。
激光测量仪利用激光器产生的激光束作为测量的基准，通过测量被测物体与激光束之间的距离或位移来实现精确测量。
激光测量仪的原理主要可以归纳为以下几点：
1. 激光测量的基本原理是利用光的反射进行测量。
激光束发射到被测物体上后，一部分光被物体反射回来，而另一部分光则被物体吸收或散射。
激光测量仪通过测量反射回来的光的特性来获取被测物体的相关信息。
2. 激光测量仪利用光的传播速度的固定性进行测量。
激光在真空中的传播速度是一个常量，约为每秒299,792,458米。
通过测量激光从激光测量仪到被测物体以及反射回来的时间，可以计算出被测物体与激光测量仪之间的距离。
3. 激光测量仪可采用时间测量或相位测量的方法进行测量。
时间测量是通过测量激光从发射到接收所需的时间来计算距离，其精度主要取决于测量仪器的时钟精度。
相位测量则是通过测量激光的相位差来计算距离，其精度可以达到亚毫米级别。
激光测量仪广泛应用于工程测量、制造业、地质勘探等领域。
通过利用激光测量仪的原理，我们可以实现对距离、位移、轮廓等物理量的高精度测量与控制。
光斑仪 thorlabs 原理
光斑仪原理及应用光斑仪是一种用于测量光学元件性能的仪器，主要用于测量镜面反射率、透射率、散射率等参数。
在光学实验中，光斑仪扮演着十分重要的角色，它的原理和应用十分值得深入探讨。
一、光斑仪的原理1. 折射原理光斑仪利用光的折射原理，通过对光束进行折射、反射和衍射，来测量光学元件表面的反射率、透射率等参数。
当光线经过光学元件时，会发生折射，而光斑仪利用这一原理来确定光学元件的性能指标。
2. 散射原理除了利用折射原理，光斑仪还可以利用光的散射原理来测量材料的表面粗糙度、散射率等参数。
光线在材料表面的散射情况可以反映材料的粗糙度和散射率，光斑仪通过测量散射光的强度来得出相应的指标。
二、光斑仪的应用1. 表面反射率测量光斑仪可以用于测量材料的表面反射率，通过测量反射光的强度来得出材料的反射率。
这对于光学元件的制造和质量控制至关重要，可以帮助制造商优化产品质量。
2. 表面透射率测量除了反射率，光斑仪还可以用于测量材料的表面透射率，通过测量透射光的强度来得出材料的透射率。
这对于光学材料的选型和性能评估具有重要意义。
3. 表面粗糙度测量光斑仪可以应用于测量材料表面的粗糙度，通过测量表面散射光的强度来得出表面的粗糙度参数。
这对于工程材料的表面质量控制和检测具有重要意义。
4. 散射率测量光斑仪还可以用于测量材料的散射率，通过测量材料散射光的强度来得出材料的散射率参数。
这对于材料的光学性能评估具有重要意义。
三、结语光斑仪是一种非常重要的光学测试仪器，它利用折射原理和散射原理来测量材料的光学性能参数，对于光学元件的制造和质量控制具有重要作用。
希望通过本文的介绍，读者对光斑仪的原理和应用有了更深入的了解。
光斑仪作为一种重要的光学测试仪器，其原理和应用在科研和工程领域中具有广泛的应用。
接下来，我们将深入探讨光斑仪的原理和应用，并结合具体的实例进行说明。
光斑仪的原理是基于光的折射和散射原理。
我们来谈谈光的折射原理在光斑仪中的应用。
激光功率计原理
激光功率计原理激光功率计是一种用于测量激光器输出功率的仪器，它在激光技术领域具有重要的应用价值。
激光功率计的工作原理主要基于光电效应和能量转换原理，下面将详细介绍激光功率计的原理和工作过程。
首先，激光功率计的核心部件是光电探测器，它能够将激光能量转换为电信号。
当激光束照射到光电探测器上时，光子的能量被吸收，产生电子-空穴对，从而产生电流。
通过测量这个电流的大小，就可以确定激光的功率。
光电探测器通常采用光电二极管或者光电倍增管，具有高灵敏度和快速响应的特点。
其次，激光功率计还需要考虑激光的波长特性。
不同波长的激光对光电探测器的响应是不同的，因此在测量功率时需要对激光的波长进行校正。
一般来说，激光功率计会配备一个波长校正器，用于对不同波长的激光进行校准，确保测量结果的准确性。
另外，激光功率计还需要考虑激光的空间分布特性。
由于激光束的空间分布不均匀，因此在测量功率时需要考虑激光束的大小和形状。
一般来说，激光功率计会采用一定的光学装置，如聚焦镜或者光阑，用于调整激光束的大小和形状，以确保测量结果的准确性。
最后，激光功率计的原理还涉及到能量转换和信号处理。
光电探测器产生的电信号需要经过放大、滤波和数字化处理，最终转化为激光的功率值。
这一过程需要考虑信噪比、动态范围和测量速度等因素，以确保测量结果的准确性和稳定性。
总之，激光功率计的原理涉及光电效应、能量转换和信号处理等多个方面，需要综合考虑激光的波长、空间分布和能量特性，以确保测量结果的准确性和稳定性。
随着激光技术的不断发展，激光功率计在激光器研发、生产和应用过程中发挥着越来越重要的作用，对于推动激光技术的进步具有重要意义。
测绘技术中的激光测量原理与方法解析
测绘技术中的激光测量原理与方法解析激光测量作为测绘技术中一种重要的测量手段，具有快速、高精度、非接触等优点，在土地测量、工程测量和地球科学研究等领域得到广泛应用。
本文将对激光测量的原理与方法进行深入解析。
一、激光测量的原理激光测量原理基于激光束的发射和接收时间差，通过计算光速和时间的关系，可以精确测量出距离。
激光测量采用激光雷达仪器，通过向待测物体发送激光脉冲，并接收物体反射的激光信号，通过测量两者之间的时间差来计算距离。
激光测量的原理基于光的传播速度是一个常量，即光速。
光速约为每秒30万公里。
利用这个特性，激光测量可以精确测量出不同物体的距离。
当激光束遇到物体时，会产生反射或散射，这些反射或散射的激光信号会被接收器接收到。
通过计算激光信号发射和接收时间差，即可得到物体与激光雷达的距离。
二、激光测量的方法1. 激光距离测量方法激光距离测量方法是激光测量中最常用的方法之一。
它利用激光雷达仪器发送激光脉冲，并接收物体反射的激光信号，通过测量两者之间的时间差来计算距离。
激光雷达仪器会记录下激光脉冲发射和接收的时间，然后利用光速常量计算距离。
2. 激光高度测量方法激光高度测量方法主要用于测量物体的高度。
它利用激光雷达仪器向物体发送激光脉冲，并记录下激光信号的反射时间。
通过计算反射时间和光速的关系，即可得到物体的高度。
这种方法在建筑工程中常被用于测量建筑物的高度。
3. 激光扫描测量方法激光扫描测量方法是一种通过激光雷达仪器进行大范围扫描的方法，可以快速获取目标物体的三维坐标。
激光扫描仪会连续发送一系列的激光束，并记录下每个激光束的接收时间和方位角度。
通过对这些数据的处理，可以得到目标物体的三维空间坐标。
激光扫描测量方法在三维建模、地形测绘和环境监测等领域得到广泛应用。
三、激光测量的应用激光测量技术在各个领域具有广泛的应用。
在土地测量中，可以利用激光测量技术进行地面高程和坐标的测量，用于制图和土地规划。
在工程测量中，可以利用激光测量技术进行建筑物高度、道路距离等测量，用于工程设计和施工等方面。
激光功率计原理
激光功率计原理一、激光功率计的基本原理激光功率计是一种能够测量激光光束功率的仪器。
它的基本原理是利用传感器来测量激光光束的能量，并将其转换为电信号进行显示和记录。
激光功率计通常由传感器、放大器、电路和显示器等组成。
二、激光功率测量的关键问题激光功率测量是一项复杂而重要的任务。
为了准确测量激光功率，需要解决以下几个关键问题：1.选择合适的传感器：传感器是激光功率计的核心组件，不同的激光功率范围和波长都需要采用不同的传感器。
常见的传感器类型包括热能传感器、热电偶和光电二极管等。
2.激光功率的稳定性：激光功率的稳定性对于测量结果的准确性至关重要。
通常通过使用稳定的激光源、控制环境温度和采用合适的稳定电路等措施来增强功率的稳定性。
3.辐射效应：激光功率计在测量过程中会受到激光的辐射效应影响，导致测量误差。
需要合理选择传感器和放大器，并采取相应的校正方法，以纠正辐射效应产生的误差。
三、激光功率计的工作原理激光功率计通常采用热能转换原理进行功率测量。
其工作原理如下：1.激光能量的吸收：激光光束射入传感器后，会被传感器材料所吸收。
这些吸收的能量将被转化为传感器上的温度升高。
2.温度变化的测量：传感器上的温度变化可以通过热敏电阻、热电偶等温度敏感元件来测量。
温度变化产生的电信号将被放大器放大。
3.功率计算：根据传感器的特性曲线和放大器的增益，可以将电信号转换为激光光束的功率值。
这一数值可以通过显示器显示和记录。
四、激光功率计的应用领域激光功率计在众多领域都有重要应用，以下是激光功率计的几个典型应用领域：1.激光器的调试和维护：激光功率计可以用于调试和维护各种类型的激光器，确保其输出功率的稳定性和准确性。
2.激光加工过程控制：在激光加工过程中，激光功率的控制对于成品品质和加工效果具有重要影响。
激光功率计可以帮助监测和调整激光加工系统的功率参数。
3.医疗激光器的使用：激光在医疗领域有广泛应用，如激光手术和激光治疗等。
激光功率计原理
激光功率计原理激光功率计是一种用于测量激光器输出功率的仪器，它在激光技术和光学领域中具有重要的应用价值。
激光功率计的原理是基于光学吸收和热学效应的基础上，通过测量光束吸收能量的方式来确定激光器输出的功率。
在本文中，我们将深入探讨激光功率计的原理及其工作原理。
激光功率计的工作原理主要包括两个方面，光学吸收和热学效应。
首先，当激光束通过功率计的探测器时，探测器会吸收光束的能量。
其次，吸收的能量会转化为热量，导致探测器温度升高。
通过测量探测器温度的变化，可以确定激光束的功率大小。
这就是激光功率计的基本工作原理。
在实际应用中，激光功率计通常采用热传导或热辐射的方式来测量探测器温度的变化。
热传导式功率计通过将光束能量转化为热量，再通过热传导的方式传递到探测器表面，最终测量探测器温度的变化来确定激光功率。
而热辐射式功率计则是通过将光束能量转化为热量，然后以辐射的方式传递到探测器表面，再测量探测器表面的辐射强度来确定激光功率。
除了热学效应，激光功率计还利用了光学吸收效应。
当激光束通过功率计的探测器时，探测器会吸收光束的能量，从而导致探测器温度的变化。
通过测量探测器温度的变化，可以确定激光束的功率大小。
因此，光学吸收效应是激光功率计工作原理中至关重要的一部分。
总的来说，激光功率计的原理是基于光学吸收和热学效应的基础上，通过测量光束吸收能量的方式来确定激光器输出的功率。
在实际应用中，热传导和热辐射是常用的测量探测器温度变化的方式。
同时，光学吸收效应也是激光功率计工作原理中不可或缺的一部分。
总结一下，激光功率计的原理是相当复杂的，涉及到光学吸收和热学效应等多个方面。
通过对这些原理的深入理解，可以更好地应用激光功率计，从而推动激光技术和光学领域的发展。
希望本文能够对激光功率计的原理有所帮助，谢谢阅读！。
光束质量分析仪
光束质量分析仪
光束质量分析仪是一种用于测量和评估光束质量的仪器，是光学领域中重要的
分析工具。
它能够帮助研究人员和工程师了解光束在传输过程中的性能和特性，对于许多光学应用和系统设计具有重要意义。
工作原理
光束质量分析仪的工作原理基于光学光路的设计和光束特性的测量。
通过控制
光学元件和光电探测器，可以实现对光束的聚焦、分束、滤波、传输等操作。
然后利用光电探测器采集的数据，可以分析光束的强度分布、波前形状、偏振状态等参数，从而评估光束的质量和性能。
应用领域
光束质量分析仪广泛应用于激光加工、光通信、生物医学、光学成像等领域。
在激光加工中，它能够帮助工程师优化光束质量，提高加工精度和效率；在光通信中，它可以评估光纤通信系统的性能和稳定性；在生物医学领域，可以用于光束在组织中的传输和相互作用的研究；在光学成像中，它对光学成像系统的分辨率和对比度有重要影响。
发展趋势
随着光学技术的不断发展和应用需求的增长，光束质量分析仪将会越来越重要。
未来的光束质量分析仪可能逐渐实现自动化和智能化，通过机器学习和数据处理算法，实现更精确和高效的光束分析。
同时，随着激光技术的广泛应用，对光束质量分析仪的要求也会不断提高，包括对更宽波长范围、更高功率密度等方面的适应能力。
结论
光束质量分析仪是光学研究和应用中不可或缺的工具，它在各种领域的光学系
统设计、优化和性能评估中发挥着关键的作用。
随着技术的不断进步，光束质量分析仪将会变得更加精密、智能和高效，为光学科学和工程技术的发展做出更大的贡献。
光斑分析仪的原理和应用
光斑分析仪的原理和应用1. 引言光斑分析仪是一种重要的光学测试仪器，广泛应用于光电子、光学制造和光通信等领域。
本文将介绍光斑分析仪的原理和应用，并探讨其在科学研究和工程实践中的重要性。
2. 光斑分析仪的原理光斑分析仪的原理基于光学成像和探测技术，通过采集光束成像的数据，进而分析光斑的特性。
其主要原理如下：•光学成像：光斑分析仪采用透镜或反射镜对光束进行成像，在光学系统中产生清晰的光斑图像。
•探测技术：光斑分析仪使用光电二极管、CCD或CMOS传感器等光电探测器，将光斑信号转换为电信号。
•数据处理：通过对探测到的电信号进行处理和分析，提取光斑的参数，如大小、形状和强度等。
3. 光斑分析仪的应用光斑分析仪在许多领域都有广泛的应用，下面列举了几个主要领域：3.1 光电子学光斑分析仪能够精确测量激光的光斑直径和发散角等参数，对于光电子学研究和光器件性能评估具有重要意义。
在激光器制造过程中，光斑分析仪能够帮助调整光学系统，提高激光器的效率和质量。
3.2 光学制造在光学制造过程中，光斑分析仪可以用来评估透镜或反射镜的制造质量，检测光学系统的偏差和误差。
通过分析光斑的形状和强度分布，可以判断光学元件的表面光滑度和偏心度，提高制造效率和光学品质。
3.3 光通信光斑分析仪对于光通信的安装和维护具有重要作用。
通过分析光纤末端的光斑特性，可以判断光纤的连接质量，检测光纤末端的污染和损坏情况。
同时，光斑分析仪还可以评估光通信设备的性能，提供精确的光功率分布和发散角度等参数。
3.4 科学研究光斑分析仪在科学研究中广泛应用。
例如，光斑分析仪可以用来研究光束的空间和时间特性，评估光学器件的非线性效应和光束传输的衰减。
它还可以用于光学显微镜的微观结构观察和纳米材料分析等。
4. 总结光斑分析仪作为一种重要的光学测试仪器，通过光学成像和探测技术实现对光斑特性的测量和分析。
它在光电子学、光学制造、光通信和科学研究等领域有广泛的应用。
激光测量的工作原理
激光测量的工作原理
激光测量是一种利用激光束进行精确距离测量的技术。
其工作原理基于激光的特性和测量对象与激光的相互作用。
首先，激光是一束具有相干性、单色性和定向性的电磁波。
激光器发射出的激光光束是高度聚焦和几乎平行的。
当激光束照射到测量对象上时，部分激光光线会被反射或散射回来。
接收器会接收回来的激光，并转化为电信号。
为了进行距离测量，需要测量激光发射和接收之间的时间差。
在测量过程中，激光器会发射一个脉冲激光束，然后记录下发射和接收之间的时间间隔。
由于光速恒定，通过时间差和光速的关系，可以计算出激光束从发射到被反射或散射回来所需的时间，然后乘以光速即可得到测量对象与测量仪之间的距离。
为了提高测量的精度和稳定性，激光测量常常采用调制和解调的技术。
发射器会以一定的频率调制激光光束，接收器则将接收到的光信号解调得到相应的频率响应。
这样做可以降低环境光的干扰和提高信号的抗干扰能力。
激光测量的应用非常广泛。
它在工业制造、建筑测量、航天航空、医学影像、地质勘探及其他领域都有着重要的应用。
通过激光测量技术，可以实现非接触、高精度、快速、自动化的测量，并且可以应对复杂的测量场景。
激光功率计的工作原理-基础电子
激光功率计的工作原理-基础电子通常光功率计采用了的校准技术，可测量不同波长的光功率，是光电器件、光无源器件、光纤、光缆、光纤通信设备的测量，以及光纤通信系统工程建設和维护的必备的测量工具。
常用到激光能量计，用来探测重复脉冲激光的单发能量和单脉冲激光的能量。
Ophir 的热电堆型激光功率计通过热电堆结构将光能转换成热量，再转换为电信号输出，通过校准来测量激光功率的大小。
激光功率计一般由探头和显示设备组成，激光功率计探头按照不同的原理和材料分为热电堆型（thermal）、光电二极管型（PD:Photodiode）、以及包含两种传感器的综合探头（RP），激光能量计则有热释电传感器（PE:Pyroelectric）和热电堆（Thermal）传感器探头。
1、功率测量原理激光探头是一个涂有热电材料的吸收体，热电材料吸收大部分的光能量并转化成热量，只有少部分反射。
吸收与反射比例与材料的光谱响应曲线有关，吸收体的储热体和它的厚度决定了热量传输到探头的速度和反应时间。
探头温度变化，能够产生电流，电流通过薄片环形电阻转变成电压信号传输出来。
激光入射，测得的电压随时间快递上升，然后在缓慢衰减，一段时间后恢复到零。
这就是测量的热现象，上升和衰减时间不受负载电阻影响。
电压与初使电压的差值就是测量电压，测量精度得到NIST 校准授权。
只要能量不超负荷，测量精度可以得到保证。
热电偶实际图是一个两端附不同金属的结构，一端为“热端”另一端为“冷端”或参考端。
在激光测量时，热端吸收激光能量，另一端下沉，两端任何的温度变化将在两端间产生电压，这就是功率计所测量的数据。
2、功率计的标定功率计标定的目的，是校准自身测量精度，保证测量数值在功率计使用的误差范围内，从而保证功率计正常的使用精度。
功率计标定采用第三方功率计来测量，根据出厂标定，采用不同的功率，在不损坏功率计的前提下，检验功率计实际标定的准确性和稳定性。
功率测量，是考虑系统和随机误差基础上，获取功率真实值的一个过程，存在一定的功率不确定性。
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1 2 3 4 5
考
文
献
R uff J A, S iegman A E. A ppl Opt , 1992; 31( 24) : 4907~ 4909 Lim G C, St een W M . O pt ics and Laser T echnology, 1982; 14( 3) : 149~ 153 G ilse J V , K oczera S, Greby D. SPIE, 1991; 1414: 45~ 54 Culoms A , Hodgson H , Reng N. SPIE Proc, 1988; 1024: 791~ 796 Las erscope U FF 100, product of promet ec GmbH, A chen, G ermany, 1994 * * *
Fig. 6 a X , Y sect ion, bution
M easurement of 6000W CO 2 laser beam pow er int ensity dist ribution. b int ensit y sect ion dist ribution c 3 D int ensity dist ribution d 3 D sect ion dist ri
第 23 卷
第6期
激
光
技
术
Vol. 23, No. 6 December , 1999
1999 年 12 月
LASER T ECH NOL OGY
大功率激光光束光斑诊断仪及其测试原理
李 强 金江华 王智勇 左铁钏 ( 北京工业大学应用物理系 , 国家产学研激光技术中心 , 北京 , 100022) 摘要 : 针对激光加工用大功率激光的特点 , 分析了国 内外现有的几 种大功率激 光光束诊 断系 统的测试原理和性能。详细介绍了一种能对大功率激光光束光斑在线测量的诊断仪。 关键词 : 大功率激光 光束光斑 诊断仪
1
光束质量诊断仪的测试原理
光束质量诊断仪经过十来年的发展 , 已形成了多种测
Fig. 1 Principle of division beam
量大功率激光束功率密度分布的方法, 按其工作原理可分为以下几类 : ( 1) 分光束法 [ 1] 。如图 1 所示, 用分束镜或衰减器得到激光束的部分能量 , 再通过多边反 射镜扫描盘或直接用线性 / 矩阵阵列探测器等来实现对弱功率光束分布的检测。这类方法的 关键是对大功率激光进行均匀衰减 , 得到不改变功率密度分布的弱功率激光。由于这类方法
作者简介 : 李 强 , 男 , 1965 年 6 月出生。副教授。现从事光电技术研究工作。 金江华 , 男 , 1973 年 3 月出生。硕士生。现从事激光加工技术研究工作。 王智勇 , 男 , 1971 年 7 月出生。博士。现从事激光加工技术及大功率激光光束传输研究工作。 收稿日期 : 1998 09 21 收到修改稿日期 : 1999 06 28
Fig. 4 Principle of measurement by a roller
旋转空心探针扫描激光光束 , 同时, 平动台作线 性步进平动, 这样可扫描光 束的整个 横截面。 探针的内部是可传输光的空腔 , 其两端是可传 输光的反射镜, 探针表面能承受高功率密度的 激光, 探针前端表面有一微孔, 穿过探针前端微 孔的激光, 经探针内部的端反镜及探针内腔, 反 射到固定在旋转轴线上的光电传感器, 进行直 接检测分析。通过改变探针的旋转速度和平动 台的进给步长, 可在相当大的范围内调整检测窗口的大小 ( 0. 52 ~ 602 mm mm) ; 配合选用带
376
激
光
技
术
1999 年 12 月
属于间接测量, 存在由于大功率光束本身非线性及分 束镜热变形引起的非线性误差 ; 此外, 这类方法不能对 聚焦光斑进行测量。 ( 2) 实心探针法 和辐带轮法 。实心探针法如 图 2 所示 , 实心探针在垂直于激光光束的平面上转动, 探针不同面上的反射光分别由两个探测器接收。移动 测量系统, 测得整个光束截面功率密度分布。辐带轮 法如图 3 所示, 辐带轮实心探针扫过光束, 反射光经一
引
言
激光加工技术作为一种有效的加工手段 , 在国内外得到了迅速的发展。特别是近十年来 , 大功率激光器在工业生产及科学研究中已获得日益广泛的应用 , 如激光切割、 焊接、 表面热处 理等。从加工应用的角度 , 相应地提出了: 一方面需深入研究光束基本参数对激光与物质相互 作用的影响机制 , 另一方面要求对激光加工过程中大功率激光束的传输与聚焦质量进行监测 , 因为激光功率、 光束的模结构与聚焦光斑形态等参数对加工质量都起着决定性的作用。因此 , 在激光加工过程中需要对激光光束的质量进行迅速定量的评估。激光光束光斑诊断系统正是 为适应这种需求 , 能够对大功率激光光束的模结构及其稳定性、 聚焦光斑尺寸与功率密度分布 进行测 量的仪器。以国 家产学 研激光 技术中 心引 进的 Prometec 公司 UF F100 型大功率激光光束光斑质量诊断 仪为例, 对比分析此类仪器的测试原理、 功能及其应用。
Fig. 5 Principle of measurement by a hollow probe
不同直径微孔的空心探针 , 既能检测光束又可测量聚焦光斑 , 并保证对不同直径的光束或聚焦 光斑都有一个恒定的高分辨率。由于空心探针很细 ( 一般直径小于 3mm) , 在扫过光束时 , 只 挡住极小部分光 , 且测量时间短, 所以, 可在激光加工过程中实时在线测量。
High power laser beam/ focus diagnostic instrument and its measuring principle
L i Qiang , Ji n Jianghua, Wang Zhiyong, Zuo T iechuan
( Department of Applied Physics, Beijing Polytechnic U niversity , N CL T , Beijing , 100022) Abstract: According to the character istics of high power laser beams for laser mater ials pro cessing, sev eral measur ing principle and performance of hig h power laser beams diagnostic instruments are discussed. A diagnostic instr ument is intr oduced in detail, which can be used for hig h po wer laser beams and focus on line measur ement. Key words: hig h po wer laser beam and focus diagnostic instrument
= 13. 84mm
e 3 D intensit y cut t ing distribut ion
Fig. 7 a X , Y sect ion, bution
M easurement of beam focal point aft er focused by a int egral mirror. b int ensit y sect ion dist ribution c 3 D int ensity dist ribution d 3 D sect ion dist ri
2
UFF100 型激光光束光斑诊断仪的结果显示及应用
该诊断仪可按多种方式对所测激光光束、 光斑的形状及功率密度的分布进行数值分析和
第 23 卷
第 6期
李
强
大功率激光RUM PF 6000W 纵流 CO 2 激光器光束功率密度分布测量结果的几种显示。图 7 是激光光束经积分镜聚焦后同一光斑测量结果的几种显示。
Fig. 2 Principle of measurem ent by a solid probe
[ 2] [ 3]
聚焦镜和一个转动的斩波器由一个探测器接收, 辐带轮快速转动 , 测得整个光束截面功率密度 分布。这类仪器可以测量大功率激光光束的功率密度 分布 , 还可以测量聚焦光斑的直径。由于金属探针很 细( 一般直径小于 1mm) , 在扫过光束时 , 只挡住极小 部分光 , 所以 , 它可以在激光加工过程 中实时在线测 量。但是 , 由于探针尺寸的限制, 不适于测量分析聚焦 光斑的功率密度分布。
Fig. 3 Principle of measurement by a spoke strip w heel
( 3) 滚筒式激光模式测量仪[ 4] 。如图 4 所示, 激 光照在带螺旋线分布小孔的圆柱形滚筒, 穿过小孔的
激光由透镜聚集于光电传感器。滚筒旋转, 可得到多 条扫描带 , 从而测得整个光束的功率密度分布。这种 测量仪可以较准确的测量光束的功率密度分布, 但一 般不能用于聚焦光斑 , 而且不能在线测量。 ( 4) 空心探针扫描采样测量法 [ 5] 。图 5 是 P rom etec 公司生产的 UFF 100 型高功率 激光光束光斑诊 断仪 的工作 原理 示意图。固定 在平 动台 上的高 速
= 0. 568mm
e 3 D intensit y cut t ing distribut ion
通过对大功率光束光斑的诊断 , 能获得大功率激光光束的尺寸、 模结构、 束腰位置、 焦点大 小、 聚焦光斑形态、 强度截面分布等测量参数 , 能评判激光束的光束质量和稳定性, 为制造大功 率的激光器及聚光镜、 反射镜等光学元件提供基本的检测数据, 为进行各种材料的大厚度、 长 距离的激光快速焊接和切割等大的加工范围激光加工质量的提高提供最基本的数据。 国内激光光束质量诊断仪的研制起步较晚, 但已引起重视。近几年来 , 已开始激光光束诊 断仪的研究, 采用的方法有分光束法和辐带轮法。这两种测试仪的测量精度较低, 不宜对聚焦 光斑进行检测, 也不能实现在线检测, 和国外的仪器相比尚有一定的差距。