當(dāng)購(gòu)買新激光器時(shí),總是附帶一長(zhǎng)串規(guī)格。有些參數(shù)可能對(duì)你沒有用,但其它參數(shù)可能對(duì)你的應(yīng)用程序很重要。下面介紹可以測(cè)量的不同激光參數(shù)以及需要測(cè)量這些參數(shù)的應(yīng)用示例。
一、波長(zhǎng)
波長(zhǎng)是任何激光工藝的關(guān)鍵參數(shù),因?yàn)槲铡⑼干浜头瓷涠既Q于它。從金屬到有機(jī)組織的每種材料都會(huì)吸收不同比例的光。應(yīng)用中使用的材料通常決定了激光的波長(zhǎng)。
用于皮膚激光換膚的CO2激光器。皮膚主要由水組成,而水會(huì)吸收大部分 10.6 um 發(fā)出的光,因此使用 CO 2。在大多數(shù)應(yīng)用中,不需要測(cè)量波長(zhǎng),因?yàn)樗且粋€(gè)穩(wěn)定的參數(shù)。即使一種激光與另一種激光的中心波長(zhǎng)略有變化,相距幾納米的兩個(gè)波長(zhǎng)之間的吸收比例也不會(huì)發(fā)生很大變化。波長(zhǎng)測(cè)量可用于某些應(yīng)用,例如激光器本身的制造或依賴于波長(zhǎng)偏移的精確測(cè)量方法。
二、功率
功率是一個(gè)始終需要測(cè)量的參數(shù)。切割、焊接和增材制造等許多工藝都需要控制功率水平。功率水平太低意味著焊接或切割不夠深,或者 3D 打印模型沒有完全熔化在一起。功率水平太高可能只是浪費(fèi)電力,或者在最壞的情況下會(huì)對(duì)制造產(chǎn)品造成不可預(yù)見的損壞。由于規(guī)范和法規(guī)的原因,還需要測(cè)量醫(yī)用激光器的功率。即使在低功率下,了解功率水平也至關(guān)重要,因?yàn)樗梢詤^(qū)分所需的保護(hù)設(shè)備。
三、能量
能量測(cè)量需要脈沖激光,因?yàn)檫B續(xù)激光無法完成能量測(cè)量。然而,并非所有脈沖激光器都需要能量測(cè)量,有時(shí)功率就足夠了。有些激光器的重復(fù)率非常慢,將無法測(cè)量平均功率,因?yàn)楣β蕶z測(cè)器永遠(yuǎn)不會(huì)穩(wěn)定。對(duì)于這些激光器,建議進(jìn)行能量測(cè)量。在精密應(yīng)用中也建議進(jìn)行能量測(cè)量,在這些應(yīng)用中,每個(gè)脈沖的能量保持相同或查找是否有任何丟失的脈沖非常重要。
四、重復(fù)率
重復(fù)率是激光一秒內(nèi)的脈沖數(shù)。只有脈沖激光才能具有重復(fù)率。當(dāng)重復(fù)率較慢時(shí)測(cè)量此參數(shù)通常很有趣,并且需要確切地知道脈沖何時(shí)發(fā)射。在許多情況下,可以從能量和功率測(cè)量中找到該參數(shù),因?yàn)楣β? = 能量 x 重復(fù)率。如果可以準(zhǔn)確測(cè)量功率和能量,可以輕松找到重復(fù)率。
五、脈沖持續(xù)時(shí)間
脈沖持續(xù)時(shí)間或脈沖寬度是控制某些激光器功率的方式。此過程通常稱為占空比或脈寬調(diào)制 (PWM)。該值通常是一個(gè)百分比,指的是脈沖持續(xù)時(shí)間除以每個(gè)脈沖之間的周期。如果想校準(zhǔn)調(diào)制激光器,脈沖寬度測(cè)量會(huì)很有用。還可以測(cè)量其功率,因?yàn)槠骄β逝c調(diào)制激光器的占空比直接相關(guān)。
六、發(fā)散
最常見的發(fā)散測(cè)量需求是在自由空間激光通信中。由于這些激光器需要在自由空間中傳播很長(zhǎng)的距離,因此需要知道發(fā)散度才能了解接收通信的傳感器處的激光器的光束大小。如果想要更大的光束,了解激光的發(fā)散度也有助于預(yù)測(cè)光束腰的準(zhǔn)確位置以及放置表面的距離。
七、光束輪廓
光束輪廓測(cè)量對(duì)于了解光束的功率分布很有用。此測(cè)量可以顯示是否具有高斯分布或平頂分布。它還可以顯示光束輪廓中是否存在熱點(diǎn)。3D 打印等應(yīng)用中監(jiān)測(cè)是否存在熱點(diǎn)非常重要。如果以 LPBF(激光粉末床融合)為例,不希望金屬過熱并在金屬件中產(chǎn)生缺陷。這就是為什么需要一個(gè)可預(yù)測(cè)的光束輪廓。然后,可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔池的熱量分布,并避免因金屬過熱或欠熱而導(dǎo)致的任何缺陷。
八、光束尺寸
光束尺寸是最常測(cè)量的激光器參數(shù)之一。大多數(shù)人想要測(cè)量光束腰部的尺寸,即光束尺寸最小的位置。如果有激光制造應(yīng)用,想知道腰部的光束尺寸,因?yàn)樗梢詾樘峁┘す馇懈?、?biāo)記或焊接的尺寸。醫(yī)療應(yīng)用也需要同樣的東西。如果有用于眼科手術(shù)的激光系統(tǒng),需要光束尺寸足夠小,以校正所需的所有像差,但又不能太小,以免手術(shù)時(shí)間過長(zhǎng)。同一激光器的兩次光束尺寸測(cè)量也可用于計(jì)算發(fā)散度。可以測(cè)量許多其他激光參數(shù),但這些是最常見和最有用的參數(shù)。
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