מהם הפרמטרים העיקריים של הלייזרים?

המודול לייזרהמשמשים ביישומים שונים שונים, ולכן עלינו להבין את הפרמטרים של הלייזר, אשר קובע ישירות את בחירת המשתמש במקור אור הלייזר. כיום תחומים רבים אינם ניתנים להפרדה מיישום לייזר, במיוחד בייצור, מחקר מדעי, רפואה ותחומים נוספים. מאמר זה ממיין כמה פרמטרים של לייזרים קונבנציונליים ונותן הסבר פשוט, בתקווה לעזור לך למצוא את מוצר הלייזר המתאים.

1. כוח פלט מודול לייזר

האור הנפלט על ידילייזריםמגיע בצורה של אנרגיית אור, שהיא, כמו אנרגיה חשמלית, מקור אנרגיה. בדומה להספק המוצא של גנרטור, הספק המוצא של לייזר הוא כמות פיזיקלית המודדת את תפוקת אנרגיית הלייזר ליחידת זמן. היחידות הנפוצות הן מיליוואט (mW), וואט (W) וקילוואט (kW).

2. יציבות כוח מודול לייזר

יציבות הספק מייצגת את חוסר היציבות של כוח פלט הלייזר בפרק זמן מסוים, המחולק בדרך כלל ליציבות RMS ויציבות שיא לשיא.

יציבות RMS: היחס בין הריבוע הממוצע של כל ערכי ההספק הנדגמים לערך ההספק הממוצע במהלך זמן הבדיקה, המתאר את מידת הפיזור של הספק המוצא מערך ההספק הממוצע. יציבות שיא לשיא: הספק מרבי ומינימלי

אחוז ההפרש בין הערכים וערך ההספק הממוצע מייצג את טווח השונות של הספק המוצא בתוך זמן מסוים.

3. גורם איכות קרן (גורם M²); מוצר פרמטר קרן (BPP)

גורם איכות הקרן מוגדר כיחס בין התוצר של רדיוס המותניים של קרן הלייזר וזווית סטיית השדה הרחוק של הקרן למכפלת רדיוס המותניים של קרן המצב היסודי האידיאלי וזווית ההתרחקות של האידיאלי. מצב יסודי, כלומר M2=θw/θ אידיאלי w ideal. איכות הקרן תשפיע על אפקט המיקוד של הלייזר ועל חלוקת נקודות השדה הרחוק, המשמשת לאפיון איכות קרן הלייזר. ככל שגורם איכות האלומה בפועל קרוב יותר ל-1, כך איכות האלומה קרובה יותר לקורה האידיאלית, ואיכות האלומה תהיה טובה יותר. מעצבי קרן דורשים בדרך כלל לייזר באיכות גבוהה עם M2 של פחות מ-1.5.

תוצר פרמטר הקרן (BPP) מוגדר כמכפלה של זווית סטיית השדה הרחוק של קרן הלייזר ורדיוס הנקודה הצרה ביותר של הקרן, כלומר BPP=θw. זה יכול לכמת את המסה של קרן הלייזר ואת המידה שבה קרן הלייזר ממוקדת לנקודה קטנה. ככל שמוצר פרמטר האלומה נמוך יותר, כך איכות האלומה טובה יותר. הקשר בין ערך BPP לערך M² הוא: ערך M² הוא הערך המנורמל של ערך BPP, עבור אלומת גבול העקיפה עם נורמליזציה של אורך גל ספציפי, כלומר, M²=BPP/BPP0, BPP0 הוא הערך של אלומת גבול העקיפה של אורך גל מסוים, ו-BPP0=λ/π.

4. ספוט מודול לייזר (מצב רוחבי)

מצב רוחבי מוגדר כהתפלגות של שדה יציב על חתך מאונך לכיוון התפשטות הלייזר. אפיון כתמי הלייזר הוא התפלגות המצב הרוחבי. ניתן לדמות את התפלגות המצב הרוחבי על ידי מנתח נקודות או מנתח פרופיל לייזר כדי לקבל כמה מאפיינים אלומה של הלייזר. מצבי מצב רוחבי נפוצים כוללים מצב רוחבי בסיסי (TEM), TEM, TEM וכו', כמו גם מצבים אחרים כפי שמוצג באיור 1. מצב TEM מתייחס לנקודה עם עוצמת אור של 0 בקטע ב- כיוון x, ומצב TEM מתייחס לנקודה עם עוצמת אור של 0 על הקטע בכיווני x ו-y כאחד.

5. מודול לייזר קוטר קרן לייזר

שיטות המדידה של קוטר קרן הלייזר כוללות שיטת חור-חור, מדידת קרן לייזר (CCD), שיטת קצה סכין וכו'.

שיטת חור: בדרך כלל לא משתמשים בשיטה זו, מכיוון שקשה להפוך את החור והקרן לקונצנטריים בניסוי, ולא ניתן להבטיח את הדיוק של תוצאות הניסוי.

בדיקת מנתח פרופילי לייזר (CCD): ניתן להבטיח את הדיוק של תוצאות הבדיקה. התוצאות של ארבע שיטות חישוב לקוטר קרן הלייזר מוצגות בממשק התוכנה (כמתואר באיור 2). שיטת ההגדרה הנפוצה ביותר היא 13.5 אחוז (1/e²) מערך השיא. אבל לשיטה זו יש גם כמה פגמים, עבור לייזר בעוצמה גבוהה, תופעת רווית ה-CCD, כמו שימוש במנחת, עלולה לגרום לעיוות קרן.

שיטת Knife-edge היא שיטה אידיאלית למדידת קוטר קרן הלייזר של לייזר בעל הספק גבוה. קח לייזר בבדיקה דרך קצה הלהב כוח אור 10 אחוזים מכלל קואורדינטות מיקום קצה הכוח של x, קח לייזר בבדיקה דרך קצה הלהב כוח אור 90 אחוז מכלל קואורדינטות מיקום קצה הכוח של x, יכול למדוד את קוטר קרן הלייזר=1.561 x|| x - x (כולל 1.561 הוא ערכים מתאימים).

הסיבה לכך שאנו משתמשים בסרגל או בעין אנושית למדידת קוטר קרן הלייזר של האור הנראה גדול מזה הנמדד על ידי מנתח פרופיל לייזר מקצועי, היא משום שאנרגיית הלייזר חזקה ומרוכזת, ותהיה סטייה מסוימת. כאשר הלייזר פועל על האובייקט. עם זאת, קוטר קרן הלייזר בשיא העוצמה (13.5 אחוזים) משמש בדרך כלל כתוצאת המדידה כאשר מנתח פרופיל הלייזר משמש למדידה. אז התוצאה תהיה קטנה יחסית.

6. גבול עקיפה

נקודת חפץ העוברת דרך מערכת אופטית יכולה לקבל תמונה אידיאלית בתנאים אידיאליים, אך למעשה אי אפשר ליצור אותה. בשל מגבלה של עקיפה, נקודת אובייקט זו יכולה לקבל תמונת עקיפה של Fraunhofer. הפוטנציאל של מיקוד קרן הלייזר לנקודה קטנה מתחת לאורך גל מסוים הוא גבוה ככל האפשר, כלומר איכות קרן הלייזר היא אידיאלית, וזו גבול העקיפה. הצמצם של האור הנפוץ הוא עגול, ולכן תמונת העקיפה של Fraunhofer שנוצרת היא נקודה אוורירית, במקרה זה, התמונה שנוצרת על ידי כל נקודת אובייקט היא נקודה מפוזרת, כאשר קשה להבחין בין שני הנקודות הקרובות אליה, ולכן מגביל את רזולוציה של המערכת האופטית, וככל שהנקודה גדולה יותר כך הרזולוציה נמוכה יותר, זוהי עקיפה של האור הנגרמת על ידי מגבלות האופטיקה הפיזיקלית.

עבור קרן הלייזר, נוסחת קוטר העקיפה של מגבלת הנקודה: היא d=4LλM²/πD, כאשר L הוא מרחק העבודה, λ הוא אורך הגל של קרן הלייזר, M² הוא גורם האיכות של קרן הלייזר, ו D הוא הקוטר של קרן הלייזר.

7. אפנון לייזר

אפנון לייזר הוא השימוש באור כנשא, עומס האות על האור, בהתאם לדרישות היישום, והעברת האות. אפנון כללי מחולק לאפנון חיצוני ומודולציה פנימית, אפנון חיצוני מתייחס לאפנון מכאני חיצוני של לייזר או אפנון אקוסטי-אופטי, אפנון פנימי מתייחס לאפנון מונע הספק ומודולציה פנימית מתחלקת לאפנון TTL ומודולציה אנלוגית.

אפנון TTL: כאשר אות DC ברמה הגבוהה והנמוכה (0V או 5V) בתדר מסוים נכנס ללייזר חיצונית, האור נסגר ברמה הנמוכה, והמשרעת ברמה גבוהה אינה ניתנת להתאמה ברמה הגבוהה.

אפנון אנלוגי: ניתן לכוונן את צורת הגל והמשרעת של אות הקלט באופן חופשי. הספק פלט הלייזר משתנה באופן ליניארי עם אות המתח האנלוגי המבוא.

פרטי התקשרות:

אם יש לך רעיונות, אתה מוזמן לדבר איתנו. לא משנה היכן נמצאים הלקוחות שלנו ומהן הדרישות שלנו, אנו נפעל לפי המטרה שלנו לספק ללקוחותינו איכות גבוהה, מחירים נמוכים, והשירות הטוב ביותר.