รหัสความแม่นยำของเลเซอร์: การวิเคราะห์คุณภาพลำแสงอย่างครอบคลุม

ในการประยุกต์ใช้เลเซอร์สมัยใหม่ คุณภาพของลำแสงกลายเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดที่สำคัญที่สุดในการประเมินประสิทธิภาพโดยรวมของเลเซอร์ ไม่ว่าจะเป็น-การตัดที่มีความแม่นยำระดับไมครอนในการผลิตหรือการตรวจจับระยะไกลในการวัดระยะด้วยเลเซอร์ คุณภาพของลำแสงมักกำหนดความสำเร็จหรือความล้มเหลวของการใช้งาน

แล้วคุณภาพของลำแสงคืออะไรกันแน่? ส่งผลต่อประสิทธิภาพของเลเซอร์อย่างไร? และเราจะเลือกคุณภาพของลำแสงที่เหมาะสมกับความต้องการใช้งานเฉพาะได้อย่างไร?

1. คุณภาพของลำแสงคืออะไร?

พูดง่ายๆ ก็คือ คุณภาพของลำแสงหมายถึงลักษณะการแพร่กระจายเชิงพื้นที่ของลำแสงเลเซอร์ ซึ่งอธิบายถึงความสามารถในการโฟกัสของลำแสง พฤติกรรมการแยกตัว และการกระจายพลังงานอย่างสม่ำเสมอ

ในกรณีอุดมคติ ลำแสงเลเซอร์จะคล้ายกับลำแสงเกาส์เซียนที่สมบูรณ์แบบ ซึ่งมีมุมเบี่ยงเบนที่เล็กที่สุดและมีประสิทธิภาพการโฟกัสที่ดีที่สุด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น โครงสร้างแหล่งกำเนิด คุณสมบัติของวัสดุ และผลกระทบจากความร้อน ลำแสงเลเซอร์ในโลกแห่งความเป็นจริงมักประสบปัญหาการกระจายตัว การบิดเบือน หรือการรบกวนแบบหลายโหมด-ส่งผลให้คุณภาพลำแสงลดลง

2. ตัวบ่งชี้คุณภาพลำแสงทั่วไป

①M² ปัจจัย (ปัจจัยการแพร่กระจายลำแสง)

พวกเขา² ค่าเป็นพารามิเตอร์หลักที่ใช้ในการประเมินคุณภาพลำแสง

M² = 1 หมายถึงลำแสงเกาส์เซียนที่สมบูรณ์แบบ

M² > 1 หมายความว่าคุณภาพของลำแสงลดลง และความสามารถในการโฟกัสแย่ลง

ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม M² โดยทั่วไปแล้วต้องใช้ค่าที่ต่ำกว่า 1.5 ในขณะที่เลเซอร์ระดับวิทยาศาสตร์มุ่งเป้าไปที่ M² ค่าให้ใกล้เคียง 1 มากที่สุด

②การกระจายตัวของลำแสง

ความแตกต่างของลำแสงอธิบายถึงการขยายตัวของลำแสงเลเซอร์เมื่อแพร่กระจายไปในระยะทางไกล
มุมแยกที่เล็กลงหมายถึงลำแสงที่มีความเข้มข้นมากขึ้น จุดโฟกัสที่เล็กลง และความแม่นยำที่มากขึ้นในระยะทางที่ไกลขึ้น

③โปรไฟล์ลำแสงและการกระจายพลังงาน

ลำแสงคุณภาพสูงควรมีหน้าตัดที่สมมาตรและสม่ำเสมอ โดยมีจุดศูนย์กลางความเข้มสูง เพื่อให้ได้พลังงานที่ชัดเจนและควบคุมได้สำหรับการตัด การทำเครื่องหมาย และการใช้งานอื่นๆ

3. คุณภาพของลำแสงส่งผลต่อการใช้งานจริงอย่างไร

①การประมวลผลความแม่นยำ (การตัด/การเชื่อม/การทำเครื่องหมาย):
คุณภาพของลำแสงจะกำหนดขนาดจุดโฟกัสและความหนาแน่นของพลังงาน ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำและประสิทธิภาพของการตัดเฉือน

②เลเซอร์ทางการแพทย์:
คุณภาพของลำแสงส่งผลต่อความแม่นยำในการส่งพลังงานไปยังเนื้อเยื่อและการควบคุมการแพร่กระจายความร้อน

③การวัดระยะด้วยเลเซอร์ / LIDAR:
คุณภาพของลำแสงส่งผลโดยตรงต่อระยะการตรวจจับและความละเอียดเชิงพื้นที่

④การสื่อสารด้วยแสง:
คุณภาพของลำแสงส่งผลต่อความบริสุทธิ์ของโหมดสัญญาณและความจุแบนด์วิดท์

⑤การวิจัยทางวิทยาศาสตร์:
คุณภาพของลำแสงช่วยให้มั่นใจถึงความสอดคล้องและความเสถียรในการทดลองการรบกวนหรือออปติกแบบไม่เชิงเส้น

4. ปัจจัยหลักที่มีผลต่อคุณภาพลำแสง

①การออกแบบโครงสร้างเลเซอร์:
โดยทั่วไปแล้วเลเซอร์โหมดเดียวจะให้คุณภาพลำแสงที่ดีกว่าเลเซอร์หลายโหมด

②การออกแบบตัวกลางและตัวสะท้อนเสียง:
โหมดการกระจายอิทธิพลเหล่านี้และเสถียรภาพของลำแสง

③การจัดการผลกระทบทางความร้อน:
การกระจายความร้อนที่ไม่ดีอาจทำให้เกิดการเลนส์ความร้อนและการบิดเบือนของลำแสง

④ความสม่ำเสมอของปั๊มและโครงสร้างท่อนำคลื่น:
การสูบน้ำที่ไม่สม่ำเสมอหรือข้อบกพร่องด้านโครงสร้างอาจทำให้รูปร่างคานเสื่อมลงได้

5. วิธีการปรับปรุงคุณภาพลำแสง

①เพิ่มประสิทธิภาพสถาปัตยกรรมอุปกรณ์:
ใช้ท่อนำคลื่นโหมดเดียวและการออกแบบเรโซเนเตอร์แบบสมมาตร

②การจัดการความร้อน:
ผสานรวมแผงระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพหรือการระบายความร้อนแบบแอคทีฟเพื่อลดการบิดเบือนของลำแสงที่เกิดจากความร้อน

③เลนส์ปรับรูปร่างลำแสง:
ใช้ตัวกำหนดแสง ตัวกรองเชิงพื้นที่ หรือตัวแปลงโหมด

④การควบคุมแบบดิจิตอลและข้อเสนอแนะ:
ใช้การตรวจจับหน้าคลื่นแบบเรียลไทม์และออปติกแบบปรับได้เพื่อให้ได้การแก้ไขแบบไดนามิก

6. บทสรุป

คุณภาพของลำแสงไม่ใช่แค่พารามิเตอร์ทางกายภาพเท่านั้น-it-เป็น-รหัสความแม่นยำ-ของเลเซอร์-ประสิทธิภาพการทำงานของ
ในการใช้งานจริง คุณภาพลำแสงสูงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพ ความแม่นยำ และความน่าเชื่อถือของระบบเลเซอร์ได้อย่างมาก สำหรับผู้ใช้ที่ต้องการประสิทธิภาพสูงและความสม่ำเสมอ คุณภาพของลำแสงควรเป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกเลเซอร์

เนื่องจากเทคโนโลยีเลเซอร์ยังคงพัฒนาต่อไป เราจึงคาดหวังการควบคุมลำแสงที่ดีขึ้นในอุปกรณ์ขนาดเล็กและความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น-ปูทางไปสู่ความเป็นไปได้ใหม่ๆ ในการผลิตขั้นสูง การแพทย์แม่นยำ การบินและอวกาศ และอื่นๆ อีกมากมาย