激光器特性及其参数测量培训讲义
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激光光学培训知识武汉普思立激光科技有限公司1、激光器原理及分类2、激光相关参数3、相关激光知识激光的特点激光和普通光相比具有以下特点:1、亮度高2、单色性和方向性好3、相干性好在激光应用中,分别利用了激光的上述特点。
比如激光焊接利用了激光的高亮度的特点,激光测距利用了激光的方向性好的特点。
激光器原理激光器是产生激光的装置,无论激光器俄结构如何,它总是由工作物质,泵浦系统和谐振腔三个部分构成的,泵浦系统向工作物质输送能量,使其实现粒子反转,而谐振腔,则使受激辐射光不断被放大,以至输出稳定的激光。
各种类型的激光器都是在以上三个部分的基础上增加各种器件来实现的。
激光器的种类•按运转(工作)方式分,有连续波、单脉冲、重复脉冲和波长可调激光器等;•按激励方式分,有光激励、电激励、热激励、化学激励和核激励激光器等;•按工作物质的不同,分为固体、气体、半导体、染料、化学和自由电子激光器等。
普思立公司产品激光器分类半导体激光器:激光锡焊三轴机器人(锡丝、锡膏、锡球)光纤激光器:激光打标机紫外激光器:激光剥漆机普思立激光锡焊模块激光焊接头激光器控制系统激光锡焊焊接的优势:1:模块化设计,可任意组合搭配各种生产方式. 2:创新的光学系统,激光,CCD,测温,指示光多光路同轴避免复杂调试.3:测温、激光、CCD完全独立,可根据产品选择不同的组合方式。
4:光斑模式可选择(圆形、矩形、方型).普思立创新性的在线PID调制,温度&电压两种检测方式,最高微秒级响应速度实现高精度控温.半导体激光器应用于激光锡焊锡丝焊接锡膏焊接锡球焊接激光的相关参数激光器发出的激光是以高斯光束的形式在空间传输的,高斯光束的特点是激光束在传输过程中,各截面的光斑能量都是遵循高斯分布的,光斑半径沿传播方向成双曲线分布。
描述激光有很多参数,针对于公司人员经常接触的参数主要有以下一些:1.束腰、光斑直径(半径)2.发散角3.光束质量、M2因子4.数值孔径5.功率、平均功率、峰值功率、脉宽、频率、单脉冲能量束腰、光斑半径我们常常会收到客户关于光斑大小的查询,其实问的就是光斑的束腰直径或束腰半径.束腰,是指高斯光绝对平行传输的地方,以最大振幅处为原点,振幅下降到原点处的1/e倍的地方,由于高斯光关于原点对称,所以1/e的地方形成一个圆,该圆的半径,就是光斑在此横截面的半径;如果取束腰处的横截面来考察,此时的半径,即是束腰半径.发散角沿着光斑前进,各处的半径的包络线是一个双曲面,该双曲面有渐近线。
激光束的特征参数与测量方法专业:学号:学生姓名:指导教师:摘要自我国自主研发出第一台激光器后,我国的激光技术得到了快速发展,由于激光具有独特的特性使其得以在许多行业被应用及发挥着重要作用。
如:科学研究、军事应用、日常生活等。
在研发激光的时我们很关心激光的参数及测量方法。
研究激光的基本参数有光斑的大小、激光功率、发散角、2M因子等。
光束质量是衡量激光光束优劣的一项重要指标。
历史上光束质量有多种定义,曾针对不同的应用目的提出过不同的评价方法。
而光束传输(2M)因子在无光阑限制的近轴光学系统中由光束自身的分布特性唯一确定,与光学系统参数无关,且同时反映光束的近场和远场特性,在数学上又具有严密性,所以在某些情况下,它是评价激光光束质量的一个重要参数。
本文通过对激光的特征参数及质量评估参数的定义和测量方法做系统的介绍,帮助日常生活中进行激光器的选择应用,同时对激光的质量评价有了更深的了解。
关键词:光束质量;M2因子;基本参数;测量方法The characteristic parameters of laser beams and itsmeasurement methodsAbstractWith the increasing development of laser, the application of laser has penetrated intoavariety of fields such as scienc,technology,military and social development .how to define and measure its parameters is a popular and significant topic for scholars to discuss and study .Such as the light optical spot area,laser power ,angle of divergence beam, propagation factor.Beam quality is an important index. There are many definitions of beam quality. Also there are some different evaluating ways based on different applications. While passing through a paraxial optical system without aperture, beam propagation factor is only determined by the distributing characteristics of beam itself. Beam propagation factor has nothing to do with the optical system parameter. It reflects the features of near-field and far-field and is mathematically tight. So in certain circumstances, it is an important parameter to evaluate the beam quality.This article give a reasonable guide on the choice of laser device by elaborating the definition and measure methods of the feature parameters and quality evaluation parameters of laser.as the same time,helping us have a deeper understanding on quality evaluation of laser.Keyword: beam quality; M2factor; parameter; measurement methods目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第一章绪论 (1)1.1 激光简介 (1)1.2激光基本原理 (2)1.2.1光子的基本性质 (2)1.2.2 光的受激辐射放大 (3)1.3激光光束相关参数 (5)1.3.1基膜高斯光束的参数 (5)1.3.2激光质量评估参数 (6)1.4影响光束参数的因子 (8)1.5论文研究意义和内容安排 (8)第二章高斯光束的特征参数 (10)2.1高斯光束概述 (10)2.1.1光强分布特点 (10)2.1.2相位分布特点 (12)2.1.3瑞利长度(共焦参数)Z0 (13)2.2基模高斯光束 (13)2.3基模高斯光束在自由空间的传输规律 (14)2.4基模高斯光束的特征参数 (15)2.5基模高斯光束特征参数测量方法 (17)2.5.1光斑半径测量 (17)2.5.2发散角的测量 (19)2.6氦氖激光器的光斑半径及发散角测量 (21)2.7高阶高斯光束 (24)2.8本章小结 (26)第三章激光光束质量评价参数 (27)3.1 M2因子 (29)3.1.1广义截断二阶矩法 (30)3.1.2渐近分析法 (31)3.1.3 自收敛束宽法 (32)3.2光束M2因子测量方法 (32)3.3脉冲激光光束质量的测量 (34)3.4其他质量评估参数 (35)3.5实际激光光束质量的评价 (38)3.6本章小结 (39)第四章总结与展望 (40)参考文献 (41)致谢 (42)附录 (43)第一章绪论自激光产生以来,对激光产生和发射的研究已经发展得很成熟,随着激光应用的广泛深入,对激光参数的定量测量也越来越重要。
激光器的特性和性能测试激光器作为一种重要的光学器件,被广泛应用于医疗、通信、材料加工等领域。
为了确保激光器的性能和质量,需要对其进行特性和性能测试。
本文将从激光器的特性和性能测试方法、测试指标以及测试技术等方面进行探讨。
一、激光器的特性和性能测试方法激光器的特性和性能测试是对激光器输出功率、波长、光束质量、稳定性等参数进行测量和评估的过程。
常用的测试方法包括光功率测量、波长测量、光束质量测量和稳定性测试等。
光功率测量是对激光器输出功率进行测量的方法之一。
常用的光功率测量仪器有功率计和能量计。
功率计适用于连续激光器的功率测量,能量计适用于脉冲激光器的能量测量。
在进行光功率测量时,需要注意选择适当的探头和测量范围,以确保测量结果的准确性。
波长测量是对激光器输出波长进行测量的方法之一。
常用的波长测量仪器有光谱仪和波长计。
光谱仪适用于连续激光器的波长测量,波长计适用于脉冲激光器的波长测量。
在进行波长测量时,需要注意选择适当的光谱仪或波长计,并进行仪器的校准,以确保测量结果的准确性。
光束质量测量是对激光器输出光束质量进行评估的方法之一。
常用的光束质量测量仪器有M2仪和光束质量分析仪。
M2仪适用于连续激光器的光束质量测量,光束质量分析仪适用于脉冲激光器的光束质量测量。
在进行光束质量测量时,需要注意选择适当的仪器,并进行仪器的校准,以确保测量结果的准确性。
稳定性测试是对激光器输出稳定性进行评估的方法之一。
常用的稳定性测试仪器有功率稳定性测试仪和波长稳定性测试仪。
在进行稳定性测试时,需要注意选择适当的仪器,并进行仪器的校准,以确保测量结果的准确性。
二、激光器的特性和性能测试指标激光器的特性和性能测试指标包括输出功率、波长、光束质量、稳定性等参数。
输出功率是指激光器输出的光功率,通常以瓦特(W)为单位。
波长是指激光器输出的光的波长,通常以纳米(nm)为单位。
光束质量是指激光器输出光束的质量,通常以M2值表示。
稳定性是指激光器输出功率、波长、光束质量等参数的稳定性。
激光的特性及应用教案第一章:激光概述1.1 激光的定义激光的中文全称是“光受激辐射光放大”,是一种特殊的光。
激光是由爱因斯坦提出的光的受激辐射理论,并由肖洛和汤斯在实验中首次获得。
1.2 激光的特点单色性好:激光的波长非常单一,不会像普通光那样有宽的频谱。
相干性好:激光的光波相位一致,可以进行干涉和衍射等现象。
方向性好:激光的发散角非常小,可以在很远的距离内保持聚焦。
亮度高:激光的功率密度远高于普通光,可以进行高强度的照明或切割。
第二章:激光的产生和分类2.1 激光的产生原理激光的产生需要一个激活介质,通过电激励、光激励等方式使激活介质产生受激辐射。
激光的产生还需要一个光学谐振腔,使光在激活介质中多次反射,并放大。
2.2 激光的分类固体激光:使用固体物质作为激活介质,如红宝石激光器。
气体激光:使用气体作为激活介质,如氦氖激光器。
半导体激光:使用半导体材料作为激活介质,如激光二极管。
光纤激光:使用光纤作为谐振腔,可以实现高亮度的激光输出。
第三章:激光的传输和控制3.1 激光的传输激光的传输可以通过空气、光纤、真空等介质进行。
激光在传输过程中会受到衍射、干涉等现象的影响。
3.2 激光的控制激光的控制可以通过调整激光器的激发参数、改变谐振腔的设计等方式实现。
激光的聚焦和发散也可以通过透镜、光栅等光学元件进行控制。
第四章:激光的应用4.1 激光在工业中的应用激光切割:利用激光的高亮度和精确控制,可以进行金属和非金属材料的切割。
激光焊接:利用激光的热效应,可以进行高精度的焊接。
4.2 激光在科研中的应用干涉和衍射:利用激光的相干性,可以进行精密的测量和成像。
光谱分析:利用激光的单色性,可以进行高精度的光谱分析。
第五章:激光的安全和环境保护5.1 激光的安全激光的辐射对人体有一定的危害,需要注意防护。
使用激光器时,要遵守相关的安全规定,避免激光直射眼睛和皮肤。
5.2 激光对环境的影响激光的传输和应用会产生一定的噪声和污染,需要注意环境保护。