激光光斑 🌻 的聚焦极限
激光光斑的尺寸在许多应用中至 🌷 关重要,从微加工到显微成像激光光斑的。大,小 🐠 。可以通过透镜聚焦但存在一个由衍射决定的下限
衍射是一种光在 🐒 障碍物边缘弯曲的现象。当激光光波通 🐱 过透镜时,会,发。生衍射,从而限制了光斑的最小尺寸根据衍射极限公式光斑半径(d)与入射激光波长(λ)和透镜孔径(D)有关:
d = 1.22 × λ/D
这意味着,要,获得更小的光斑需要使用更短波长的激光或更大的透镜孔径 🐞 。
对于常见的氦氖激光 🌷 器(λ = 632.8 nm),使用直径为的 10 mm 透,镜可以将光斑聚焦到大约 1 微米的直径使用。更 🦄 ,短波长的激光器例如紫外激 🐘 光器可以将光斑聚焦到大约(λ = 193 nm),纳米的直径 200 。
还有其他因素会影响光斑的实际尺寸,例如透镜像差和激光器的光束质量。通,过。优化光学系统并使用高质量激光器可 ☘ 以进一步减小光斑尺寸
目前的激光光斑聚焦极限已接近衍射极限。通过使用衍射以外的技术,例,如近。场,扫。描显微镜和超材料透镜可以实现突破衍射极限的聚焦这些技术使光斑尺寸进一步减小开辟了 💮 新的应用领域
激光器的光斑直径指的是激光束在某一特定平面上,能量分布达到最大值时的光束截面直径 🐞 。它是,描述激光束聚焦后尺寸的重要参数影 🐛 响激光束的能量密度、加。工效率和精度
光斑直 💐 径通常用以下公式计算:
ω0 = 2πw0 / λ
其 🌷 中 🐧 :
w0 是光斑的腰斑半径,即光束 waist 处的 🐛 光束半径
λ 是激光波长 🐴
光斑直径可以通过调整 🕸 激光器参数或使用光学元件(如透镜)进行控制。例如 🌴 ,增,加激光器。的,输。出功率或减小波长可以减小光斑直径使用透镜聚焦激光束时透镜的焦距也会影响光斑直径
光斑直径在激光器应用中具有重要意义在激光。切割 🐎 、焊接和打标等加工应用中,较。小,的光斑直径。可以实现更精细的加工结果在激光通信和光学测量中较小的光斑直径 🦋 可以提高系统分辨率和精度