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钬激光束光斑大小和发散角
钬激光器（波长1064nm）是一种广泛用于激光切割、焊接等领域的激光源。其光束质量是影响加工效果的重要因素，其中光斑大小和发散角是两个关键指标。
光斑大小
光斑大小是指激光束在聚焦后的直径，由镜头的焦距和激光束的波长决定。对于高斯光束，光斑大小通常用1/e2直径表示，即光束强度衰减到最大值1/e2时的直径。
公式：
W? = M2λf / π
其中：
W?为1/e2光斑大小
M2为光束质量因子
λ为激光波长
f为聚焦透镜焦距
发散角
发散角是指激光束在传播过程中逐渐扩散的夹角，由激光器的腔模结构和激光介质的增益特性决定。对于高斯光束，发散角通常用全角宽度一半最大值（FWHM）表示，即光束强度衰减到最大值一半时的夹角。
公式：
θ = M2λ / πD
其中：
θ为FWHM发散角
M2为光束质量因子
λ为激光波长
D为激光束直径
光束质量因子
光束质量因子M2是反映激光器整体光束质量的参数，综合考虑了光斑大小和发散角。其值越小，光束质量越好。
影响因素
光斑大小和发散角受多种因素影响，包括激光器腔模设计、激光介质特性、泵浦方式等。通过优化这些因素，可以获得所需的激光束质量，从而提高加工效果。
He-Ne 激光束光斑大小及发散角测量
He-Ne 激光器广泛用于科学研究和工业应用中，其产生的激光束具有良好的单色性和相干性。测量激光束的光斑大小和发散角是表征其性能的重要参数。以下介绍两种常见的方法：
光斑大小测量
нож 法：
将一个刀形狭缝放置在激光的路径上，狭缝宽度远小于预期的光斑大小。
在狭缝后放置一个检测器，扫描狭缝位置，记录透过的光强分布。
光斑大小定义为峰值光强一半处的狭缝宽度。
光束质量分析仪：
这种仪器使用 CCD 或 CMOS 传感器直接测量激光束的光斑分布。
通过采集和分析图像数据，可以获得精确的光斑大小和形状信息。
发散角测量
刀形狭缝法：
将一个刀形狭缝放置在激光的路径上，并与激光束平行。
测量狭缝后一定距离处的激光束直径，记为 d。
狭缝到检测器的距离记为 L。
发散角 θ 由公式 θ = arctan(d/2L) 计算得出。
远场法：
将激光束聚焦到无限远。
在焦平面处放置一个检测器，测量光斑的直径。
光斑的直径与发散角成正比，发散角可由公式 θ = 2λ/πd 获得，其中 λ 为激光波长，d 为光斑直径。
通过上述方法，可以准确测量 He-Ne 激光束的光斑大小和发散角，为激光器性能评估和应用优化提供重要参考依据。
激光束发散角的大小与光束质量密切相关。在许多应用中，激光束发散越小，光束质量就越好。
激光束发散角是指光束从激光器发射后扩散的程度。发散角越小，光束越集中，这意味着它在传播过程中偏离中心轴的幅度较小。
光束质量是一个综合指标，它不仅考虑了发散角，还考虑了光束的相位分布和强度分布。一般来说，发散角越小，光束的相位分布和强度分布也越均匀，光束质量越好。
光束质量好的激光束具有以下优点：
更高的功率密度：光束集中度高，功率密度大，在材料加工、医疗等领域有广泛应用。
更长的聚焦深度：发散角小，光束聚焦深度长，可以实现更精细的加工和成像。
更强的抗干扰能力：发散角小的光束受外界干扰的影响较小，在恶劣环境下仍能保持较好的光束质量。
虽然激光束发散越大，光束质量越差，但在某些应用中，发散角较大的光束也有一定的优势，比如：
照明：用于照明时，发散角较大的光束可以提供更宽泛的照明范围。
光纤传输：在光纤传输中，发散角较大的光束更容易耦合到光纤中。
激光束发散与光束质量之间存在着密切的关系。对于不同的应用，需要根据实际需求选择合适的激光束发散角，以获得最佳的光束质量。
激光束斑直径可达多少？
激光束斑直径是指激光束在空间中传播时，能量分布最强区域的直径大小。它的范围从几微米到几毫米不等，具体取决于激光器的类型、波长和其他参数。
对于大多数常见的激光器，束斑直径通常在几十到几百微米之间。例如，氦氖激光器的束斑直径约为0.5毫米，二氧化碳激光器的束斑直径约为1毫米。一些专门设计的激光器可以产生非常小的束斑，甚至小于1微米。
束斑直径可以影响激光束的应用。例如，在激光加工中，细小的束斑直径可以实现高精度的切割和焊接。在激光显微术中，小束斑直径可以提高空间分辨力。
影响激光束斑直径的主要因素包括：
激光器的类型：不同类型的激光器产生不同波长的光，这会影响束斑直径。
波长：激光器的波长越短，束斑直径通常越小。
腔镜设计：激光器的腔镜设计可以影响束斑的形状和大小。
光束整形：光束整形技术可以用于改变激光束斑的形状和直径。
激光束斑直径取决于多种因素，可以从几微米到几毫米不等。通过优化激光器的设计和使用光束整形技术，可以实现特定的束斑直径，满足不同的应用需求。