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广州安特激光技术有限公司 光束剖面与传播特性参数的测量 光束剖面与传播特性参数的测量 光光束束剖剖面面与与传传播播特特性性参参数数的的测测量量 1. 光束测量功能 1. 光束测量功能 11.. 光光束束测测量量功功能能 激光剖面成像在激光焊接、聚焦和激光在自由空间通信等应用中具有重要作用。在这些应用中，监测激光剖面可以捕捉 所需数据来评价光束宽度的变化，实时确定光束形状的细节，使得用户能够评估光束中心热点的位置以及光束形状的变化。 数字波前照相机（Digital Wavefront Camera, DGC）与软件配合，可以用来测量激光在脉冲或者连续模式下的传播特性 参量和波前特性。适用于可见光到远红外波长的监测，如 - 光束质量因子 M²； - 光束束腰半径 ω； 0 - 光束发散角 θ θ； x y - 束腰位置 z-z； 0 - 瑞利长度 z z ； Rx Ry - 椭圆率； - 有效负荷（PSF）； - 波前图； - 泽尼克（Zernike）畸变模型； 还可应用以下参量测量： - 控制激光器功率密度； - 控制光斑大小、形状、均匀性、聚焦点大小和发散特性； - 校准光学传播参量； - 校准激光设备中的透镜； - 可调谐激光放大器。 准确把握以上参量可以影响使用中的激光器性能，通过找出光束问题并纠正来使激光器达到最好的性能。 图1 激光束及通过聚焦透镜的光束特性 地址：中国 广州 萝岗区科学城彩频路11号广东软件科学园F 栋2楼 电话：+86（0205167 传真：+86（020 网址：（中文） （English） 广州安特激光技术有限公司 2. 光束传播特性参数 2. 光束传播特性参数 22.. 光光束束传传播播特特性性参参数数 M²，即光束质量因子，表示激光束与基模TEM 接近程度的量。该参数与激光能够聚焦的最小点尺寸密切相关。对于在空 00 间中传播的光束，未聚焦的基模TEM 高斯光束的发散角θ 可以表示为： 00 00 θ = 4λ/πD00 00 其中D 是光束束腰直径，λ为波长。实际光束通常含有其它模式，导致更大的束腰D，更大的发散角θ，在这种情况下 00 0 0 有： θ = 2 0 M 4λ/πD0 θ 和D 分别为高阶模的发散角和束腰宽度，M²大于1并且依据ISO11146标准命名为“光束传播比例”。当一束纯高斯 0 0 光束被聚焦后，聚焦点直径为： d = 4λf /πD 00 00 其中D 是理想聚焦点直径，f为透镜焦距，如图1所示，聚焦点在透镜后1个焦距的长度的位置上。然而，如果是一个 00 存在畸变的或者多模的光束聚焦后，聚焦点直径为： 2 d = M 4λf / πD 0 0 除M ²