главная   оптика   волоконная оптика   спектроскопия   лазеры   лазерные системы
 
   
Главная / Лазеры / Параметры лазерного излучения / Качество пучка лазерного излучения
 
 
Оптика
Волоконная оптика
Спектроскопия
Лазеры /
  История создания лазеров
  Принципы работы лазера
  Параметры лазерного излучения
  Длина волны лазерного излучения
  Качество пучка лазерного излучения
  Импульсный и непрерывный режимы работы лазеров
  Яркость лазерного излучения
  Измерение усиления и оптических потерь в децибелах
  Тон биений (beatnote)
  Коэффициент полезного действия лазера (wall-plug efficiency, эффективность)
  Когерентность лазерного излучения
  Поляризация лазерного излучения
  Мощность лазерного излучения
  Различные типы лазеров
  Лазерная безопасность
  Юмор
  Ведущие фирмы-производители лазеров. Поставщики лазерного оборудования
  Лазерика
Лазерные системы
Телекоммуникации и связь
 
Выставки и конференции
Новости науки и лазерной техники
 
О проекте
Ссылки

 

Качество пучка лазерного излучения

Перевод Екатерины Архиповой

Определение: качество пучка лазера - мера того, насколько хорошо лазерный луч может быть сфокусирован

Качество пучка лазерного луча может быть определено по-разному, но, по существу, является мерой того. насколько плотно лазерный луч может быть сфокусирован в определенных условиях или коллимирован например с ограниченной расходимостью. Наиболее распространенными способами количественной оценки качества пучка являются: 

  • - параметр качества пучка (BBP) - это произведение диаметра пучка в перетяжке на полный угол раcходимости излучения
  • -параметр М2 определяется как отношение параметра качества пучка (BBP) к диаметру перетяжки гауссовского пучка с такой же длиной волны.

Наилучшее качество пучка достигается при M2  = 1. К такому значению близки многие лазеры, в частности, твердотельные лазеры работающие с одной поперечной модой (одномодовом режиме ), волоконные лазеры на основе одномодовых волокон, а также некоторые маломощные диодные лазеры (особенно полупроводниковые лазеры на вертикальных резонаторах ).

С другой стороны, некоторые лазеры с высокой мощностью (например, твердотельные лазеры и объемные полупроводниковые лазеры, такие как диодные линейки) могут иметь очень большой параметр M2, больше, чем 100 или даже значительно выше 1000.
В твердотельных лазерах это часто результат термонаведенных искажений волнового фронта в активной среде, несоответствии эффективной площади моды и накаченной области в лазерном кристалле, в то время как в мощных полупроводниковых лазерах плохое качество пучка возникает из-за того, что они работают в пространственных модах высшего порядка.
 
В центре дифракционно-ограниченного пучка (т. е. в том месте, где радиус пучка достигает своего минимума) оптические фронты импульса плоские. Любое смешение фронтов импульса, например, из-за оптических компонентов низкого качества, сферической аберрации линз, тепловых эффектов в активной среде, дифракции на отверстиях или из-за паразитные отражений, может испортить качество пучка. Для монохроматического пучка качество может быть восстановлено, например, с помощью фазовой маски, которая точно компенсирует искажения волнового фронта, но это, как правило, на практике затруднительно, даже в тех случаях, когда искажения являются стационарными. Более гибкий подход заключается в использовании адаптивной оптики в сочетании с датчиком волнового фронта.

Вполне возможно, в некоторой степени улучшить качество пучка лазерного луча с помощь оптических резонаторов, которые используются в качестве фильтров для улучшения качества пучка. Это, однако, приводит к некоторой потере оптической мощности.

Яркость лазера определяется его мощностью и его качеством пучка. 

Обратите внимание, что термин качество пучка иногда используется с качественным значением, которое имеет мало общего с фокусируемостью.  Для некоторых приложений важно получить гладкий профиль интенсивности пучка, например, гауссовой формы, в то время как расходимость пучка не представляет интереса.
Качество лазерного луча может не быть охарактеризовано только параметром M2: один луч может иметь относительно небольшие значения M2, но при этом с несколькими пиками интенсивности по профилю пучка, тогда как другой луч может иметь гладкую форму пучка, но высокую расходимость и, следовательно, большие значения М2.

Для измерения профиля лазерного пучка используются приборы, работающие на различных принципах:Анализатор поперечного распределения интенсивности излучения Ophir-Spiricon

http://www.ophiropt.ru/analysators.htm

По стандарту ISO11146, параметр M2 может быть рассчитан с процедурой приближения, оценивающей изменение радиуса пучка вдоль направления распространения (так называемая каустика). Для корректного результата необходимо соблюдать ряд правил для точного определения радиуса пучка и размещения точек с результатами измерений.

   

Коммерчески доступные устройства для профилирования луча  могут автоматически выполнять измерения качества пучка в течение нескольких секунд. Они обычно основаны на измерении профиля луча в различных положениях. Профилометры луча, основанные на различных принципах измерений, например, CCD и CMOS камер или вращающихся ножей или щелей, значительно отличаются друг от друга с точки зрения допустимого диапазона радиуса пучка и оптической мощности, диапазонам длин волн и т.д.

Например, щелевые профилометры могут использоваться с лазерами более высокой мощности, чем камеры, и могут быть точными для лучей почти Гауссовской формы, в то время как CCD и CMOS камеры, как правило, больше подходят для сложных форм луча.
 

Важность качества пучка лазера для практических применений Важность качества пучка лазера для практических применений

Качество пучка некоторых типов лазеров Качество пучка некоторых типов лазеров

Параметр М2 Параметр М2

Перевод Камили Аушевой


Beam Parameter Product (BPP) Beam Parameter Product (BPP)

Перевод Камили Аушевой


Лазерный профилометр

Оптимизация качества лазерного пучка

Обращение волнового фронта лазерного излучения Обращение волнового фронта лазерного излучения

Расходимость лазерного пучка Расходимость лазерного пучка

Материал подготовлен Александром Мартиновичем


 
Кафедра Лазерной техники БГТУ 'Военмех'

Онлайн-конвертер

 
         
 
  разработка сайта NINSIS   190005, Санкт-Петербург, ул. 1-я Красноармейская, д. 1
тел/факс: +7 (812) 316-49-09
www.laser-portal.ru