У сучасных лазерных прымяненнях якасць прамяня стала адным з найважнейшых паказчыкаў для ацэнкі агульнай прадукцыйнасці лазера. Незалежна ад таго, ці'Пры рэзанні на мікранным узроўні ў вытворчасці або выяўленні на вялікія адлегласці ў лазернай далямеры якасць прамяня часта вызначае поспех або няўдачу прымянення.
Дык што ж такое якасць прамяня? Як яна ўплывае на прадукцыйнасць лазера? І як выбраць правільную якасць прамяня ў адпаведнасці з патрэбамі канкрэтнага прымянення?
1. Што такое якасць прамяня?
Проста кажучы, якасць прамяня адносіцца да прасторавых характарыстык распаўсюджвання лазернага прамяня. Яна апісвае, наколькі добра прамень можа факусавацца, яго дывергенцыю і наколькі раўнамерна размеркавана яго энергія.
У ідэальным выпадку лазерны прамень нагадвае ідэальны гаўсаўскі прамень, які мае найменшы кут разыходжання і найлепшыя характарыстыкі факусоўкі. Аднак з-за такіх фактараў, як структура крыніцы, уласцівасці матэрыялу і цеплавыя эфекты, рэальныя лазерныя прамяні часта пакутуюць ад распаўсюджвання, скажэнняў або шматмодавай інтэрферэнцыі.—тым самым зніжаючы якасць прамяня.
2. Агульныя паказчыкі якасці прамяня
①M² Каэфіцыент (каэфіцыент распаўсюджвання прамяня)
М² Значэнне з'яўляецца асноўным параметрам, які выкарыстоўваецца для ацэнкі якасці прамяня.
M² = 1 паказвае на ідэальны гаўсаўскі прамень.
M² > 1 азначае, што якасць прамяня пагаршаецца, і здольнасць факусаваць пагаршаецца.
У прамысловых мэтах, М² Звычайна патрабуюцца значэнні ніжэй за 1,5, у той час як лазеры навуковага класа імкнуцца да M² значэнні як мага бліжэй да 1.
②Разыходжанне прамяня
Дывергенцыя прамяня апісвае, наколькі пашыраецца лазерны прамень пры яго распаўсюджванні на вялікія адлегласці.
Меншыя вуглы разыходжання азначаюць больш канцэнтраваныя прамяні, меншыя фокусныя плямы і большую дакладнасць на вялікіх адлегласцях.
③Профіль бэлькі і размеркаванне энергіі
Высокаякасны прамень павінен мець сіметрычны, аднастайны профіль прамяня з цэнтрам высокай інтэнсіўнасці. Гэта забяспечвае выразную і кантраляваную выхадную энергію для рэзкі, маркіроўкі і іншых задач.
3. Як якасць прамяня ўплывае на рэальныя прымяненні
①Дакладная апрацоўка (рэзка/зварка/маркіроўка):
Якасць прамяня вызначае памер фокуснай плямы і шчыльнасць энергіі, што ўплывае на дакладнасць і эфектыўнасць апрацоўкі.
②Медыцынскія лазеры:
Якасць прамяня ўплывае на тое, наколькі дакладна энергія падаецца ў тканіны і наколькі добра кантралюецца цеплавая дыфузія.
③Лазерны далямер / LIDAR:
Якасць прамяня непасрэдна ўплывае на далёкасць выяўлення і прасторавае разрозненне.
④Аптычная сувязь:
Якасць прамяня ўплывае на чысціню рэжыму сігналу і прапускную здольнасць.
⑤Навуковыя даследаванні:
Якасць прамяня забяспечвае кагерэнтнасць і стабільнасць у інтэрферэнцыйных або нелінейна-аптычных эксперыментах.
4. Ключавыя фактары, якія ўплываюць на якасць прамяня
①Праектаванне лазернай структуры:
Аднамодальныя лазеры звычайна прапануюць лепшую якасць прамяня, чым шматмодавыя лазеры.
②Канструкцыя ўзмацняльніка і рэзанатара:
Гэта ўплывае на размеркаванне мод і стабільнасць прамяня.
③Кіраванне цеплавым эфектам:
Дрэннае рассейванне цяпла можа прывесці да цеплавога лінзавання і скажэння прамяня.
④Аднастайнасць помпы і структура хвалявода:
Няроўная помпавая сістэма або структурныя дэфекты могуць прывесці да пагаршэння формы бэлькі.
5. Як палепшыць якасць прамяня
①Аптымізацыя архітэктуры прылады:
Выкарыстоўвайце аднакамандавыя хваляводы і сіметрычныя рэзанатары.
②Тэрмаўлічнае кіраванне:
Інтэгруйце эфектыўныя радыятары або актыўнае астуджэнне для памяншэння скажэнняў прамяня, выкліканых тэмпературай.
③Оптыка фармавання прамяня:
Ужывайце каліматары, прасторавыя фільтры або пераўтваральнікі мод.
④Лічбавае кіраванне і зваротная сувязь:
Выкарыстоўваць выяўленне хвалевага фронту ў рэжыме рэальнага часу і адаптыўную оптыку для дасягнення дынамічнай карэкцыі.
6. Заключэнне
Якасць прамяня — гэта больш, чым проста фізічны параметр—it'гэта«дакладны код«лазера'прадукцыйнасць.
У рэальных умовах высокая якасць прамяня можа значна павысіць эфектыўнасць, дакладнасць і надзейнасць лазерных сістэм. Для карыстальнікаў, якія шукаюць высокую прадукцыйнасць і стабільнасць, якасць прамяня павінна быць ключавым фактарам пры выбары лазера.
Па меры развіцця лазерных тэхналогій можна чакаць лепшага кіравання прамянём у меншых прыладах і больш высокай шчыльнасці магутнасці.—пракладаючы шлях да новых магчымасцей у перадавой вытворчасці, дакладнай медыцыне, аэракасмічнай галіне і не толькі.
Час публікацыі: 22 ліпеня 2025 г.