光束质量分析仪和大功率光束分析
激光光束分析实验报告讲解
激光光束分析实验报告讲解一、引言激光技术作为一门先进的光学技术，在多个领域发挥了重要作用。
然而，激光光束的质量往往对于激光技术的应用起到至关重要的作用。
因此，分析和评估激光光束的质量是非常必要的。
本实验旨在通过激光光束分析仪对激光光束进行质量的分析和测量。
二、实验方法1.实验仪器及材料：本实验使用的主要仪器设备为激光光束分析仪，样品为激光发生器输出的光束。
2.实验步骤：（1）打开激光光束分析仪电源，进行预热，使其工作稳定；（2）将激光发生器的输出光束对准激光光束分析仪的输入接口；（3）通过调节仪器上的参数，如位置、角度等，使得光束在仪器内部的光学系统中传播；（4）观察并记录仪器显示屏上的结果，包括光斑直径、横向和纵向耦合效率等。
三、实验结果与分析本实验记录了多组光斑直径和横向耦合效率的数据，并进行了分析。
1.光斑直径光斑直径是评估激光光束空间质量的重要参数之一、通过激光光束分析仪测量得到的光斑直径数据如下表所示：实验次数，光斑直径（mm）---------，---------------1，2.032，2.113，2.054，2.085，2.01计算得到的平均光斑直径为2.05mm，标准差为0.039mm。
可以看出，激光光束的空间质量较好，并且稳定性较高。
2.横向耦合效率横向耦合效率是评估激光光束质量的又一个关键指标。
通过激光光束分析仪测量得到的横向耦合效率数据如下表所示：实验次数，横向耦合效率---------，--------------1，80%2，83%3，81%4，79%5，82%计算得到的平均横向耦合效率为81%，标准差为1.16%。
可以看出，激光光束的横向耦合效率较高，并且稳定性较好。
四、实验结论与讨论通过本次激光光束分析实验，得到了激光光束的光斑直径和横向耦合效率的数据，并进行了分析。
结果表明，激光光束的空间质量较好，并且横向耦合效率较高。
这对于激光技术的应用具有重要的意义。
然而，本实验数据的采集样本较小，为了更准确地评估激光光束的质量，可以增加样本数量，并进行更详细的数据分析。
质量光束分析仪的使用
光束质量分析仪的使用一、实验目的1、学会使用光束质量分析仪 BeamScope-P7探头测量激光光束M 22、学会使用激光质量分析仪WinCamD 探头观察和测量激光光斑。
二、实验原理2M 是一个描述激光光束的不完善程度的无量纲参数。
2M 值越小（即光束越接近衍射极限的00TEM 的理想光束），光束就越能够紧聚焦成一个小光斑。
没有激光光束是完全理想的。
由于光学谐振腔、激光介质和输出/辅助光学元件的影响，大多数光束都不是书本上介绍的“理想的”、衍射极限的、高斯截面的单一的00TEM 模式。
复杂的光束可能包含多个xy TEM 模式的贡献，导致了较大的2M 因子，即使是较好的实验室用的He-Ne 激光也有1.1到1.2左右的值，而不是具有理想的00TEM 模式下的1.0的2M 值。
简单的说2M 可以定义为：实际的光束与具有相同束腰大小的、理论上的衍射极限的光束的发散程度之比为：测量2M 因子的前提条件是得到或形成一个可以测量的光束束腰。
如图一所示：图2-1 M 2“嵌入高斯光束”的概念2M 因子定义为：θωλπ024=⨯⨯=远场发散角光束束腰直径理想远场发散角实际光束束腰直径Gauss M (2.1)式中—0W 为实际光束的光腰宽度；—θ为实际光束的远场发散角。
光束质量2M 因子是表征激光束亮度高、空间相干性好的本质参数。
它将光场在空域及频域的分布来表示光束质量2M 因子,即S M σπσ024=,便可知道2M 因子能够反映光场的强度分布与相位分布的特性。
用2M 因子作为评价标准对激光器系统进行质量监控及辅助设计等具有十分重要的意义：（1）2M 因子表示实际光束偏离基模高斯(00TEM ) 光束(衍射极限) 的程度。
（2）2M 因子综合描述了光束的质量,包括光束远场和近场特性。
（3）光束通过理想光学系统后2M 因子不变。
尽管利用2M 因子来评价激光束的质量也有其局限性, 2M 因子仍不失为一种较为完善、合理的光束质量的评价标准。
光束质量分析仪原理
光束质量分析仪原理光束质量分析仪是一种用于测量光束质量的仪器。
光束质量是指光束的聚焦能力，也可以理解为光束的准直性和纵向相干性。
光束质量分析仪的基本原理是通过测量光束在空间上的偏离程度来评估光束的质量。
这种偏离可以通过测量光束的发散角、束腰位置和束腰直径等参数来实现。
在光束质量分析仪中，一种常用的测量方法是通过使用探测器阵列来接收光束，并分析光束在阵列上的分布情况。
一般来说，探测器阵列由多个单元组成，每个单元都可以独立地测量光的强度。
根据测量得到的光强分布图，可以得到光束的发散角、束腰位置和束腰直径等参数。
对于高功率激光光束，由于激光束的强度非常高，普通的探测器不能直接接收。
这时可以使用热像仪作为探测器。
热像仪是一种能够将光束的强度转换为热像的仪器。
通过测量热像的分布情况，可以得到光束的质量参数。
除了使用探测器阵列和热像仪，光束质量分析仪还可以使用干涉仪来评估光束的质量。
干涉仪利用光的干涉原理，通过比较光束与参考光束的干涉图案来分析光束的质量。
常见的干涉仪有迈克尔逊干涉仪和扫描干涉仪。
利用干涉仪的干涉图案，可以测量光束的相位、相干长度和相干时间等参数，从而评估光束的质量。
为了提高光束质量分析的准确性，通常需要进行校准。
校准的方法主要有两种：一种是使用已知标准光束进行校准，另一种是与其他光束质量分析仪进行对比校准。
通过校准，可以消除仪器本身引起的误差，并获得更准确的测量结果。
光束质量分析仪在激光加工、激光成像和激光通信等领域得到广泛应用。
通过准确评估光束的质量，可以提高光束在空间传输中的稳定性和准直性，从而提高激光器的工作效率和成像质量。
总结起来，光束质量分析仪是一种用于测量光束质量的仪器，通过测量光束在空间上的偏离程度来评估光束的准直性和纵向相干性。
常用的测量方法包括使用探测器阵列、热像仪和干涉仪等。
通过校准可以提高测量的准确性。
这种仪器在激光加工、成像和通信等领域具有广泛的应用。
大功率激光光束参数的测量方法
1 引 言
随着大功率激光加工技术成功地应用于机械、电 子、航空、汽车和造船等各行各业, 许多科研机构积极 开展大功率激光束的光束参数测量的研究, 现有商品 化的测量仪器, 但由于其特殊的光束特性和很高的功 率密度, 许多测量系统在使用上都有一定的局限性。 我们正在研制的大功率激光光束光斑质量诊断系统, 目标是能够对聚焦光斑进行测量, 并作出光束、光斑 质量的评估。
3. 1 功率密度分布 由于探针的传输性能和光束特性无关, 探测器在 工作波段范围内输入输出是线形关系, 故功率密度值 为
I ( i, j ) = K 1×M ( i, j ) + K 2
(1)
其中,M (i, j ) 为在 ( i、j ) 处的测试仪测得值; K 1、K 2 为
定标系数。
光 电 子·激 光 第 11 卷 第 4 期 2000 年 8 月 JOU RNAL O F O PTO EL ECTRON ICS·LA SER V o l. 11 N o. 4 A ug. 2000 文章编号: 100520086 (2000) 0420372203
参 考 文 献:
[ 1 ] A Ro se, Y X N ie, R Gup ta. L a ser beam p rofile m ea2 su rem en t by p ho to therm a l deflection techn ique [ J ]. A pp l. Op t, 1986, 25 (11) : 173821740.
M ea surm en tM ethod of H igh-power La ser Beam Param eters
L E I Hong, L I Q iang, ZU O T ie2chuan
光束质量分析仪2篇
光束质量分析仪2篇一、光束质量分析仪的原理与应用光束质量分析仪是一种用于测量激光束质量的仪器。
其主要利用了激光束光学传输中的特性，通过对激光束的径迹、焦点大小、峰值功率、模式等进行测量分析，来评估激光束的质量。
光束质量指激光束的横向和纵向斑点大小、斑点大小比、横向和纵向辐射角以及相干度等参数。
光束质量的好坏对激光束在光学系统中的传输效果和加工质量有很大的影响。
因此，光束质量分析仪在激光系统的应用中具有重要的意义。
光束质量分析仪的应用领域非常广泛。
例如，对于激光切割、激光打标和激光熔覆等工艺，光束质量的要求非常高。
使用光束质量分析仪可以有效地检测激光束质量是否满足要求，并对激光系统进行优化，提高工艺精度和质量。
光束质量分析仪的原理是通过将激光束通过透镜组成束线，然后在屏幕上形成一张横向和纵向扫描的光斑，通过测量光斑的大小、焦距和辐射角等参数来推算出光束的质量参数。
光束质量分析仪通过对激光束进行精准的测量和分析，可以提高激光切割、激光打标、激光熔覆等工艺的质量，可以在精确处理材料的同时，提高加工效率和降低成本。
二、光束质量分析仪的分类和特点光束质量分析仪的分类主要有两种：一种是基于CCD相机的光束质量分析仪，另一种是基于夏普-Hartmann传感器的光束质量分析仪。
基于CCD相机的光束质量分析仪主要通过对激光束成像，然后利用CCD相机对成像图像进行处理分析得到光束的质量特性。
具有测量范围大，测量精度高，操作简单等特点。
而基于夏普-Hartmann传感器的光束质量分析仪则是通过对光束的强度分布进行处理，利用夏普-Hartmann传感器实现光束质量参数的测量，具有响应速度快，测量精度高等特点。
光束质量分析仪的特点是具有高精度、高灵敏度、高速度等特点。
使用光束质量分析仪对激光系统进行检测和优化，可以提高工艺精度和加工效率，降低成本。
同时，光束质量分析仪还可以对激光器进行排查和维护，保证激光系统的正常运行。
ld泵源检测标准
ld泵源检测标准
以下是一个简要的ID 泵源检测标准：
1. 功能检测：确认ID 泵源的各项功能是否正常，如激光输出功率、波长、光束质量等参数是否符合设备规格要求。
2. 稳定性检测：对ID 泵源进行长时间运行测试，观察其输出功率、波长等参数的稳定性，以确保设备在实际生产过程中的可靠性。
3. 光束质量检测：使用光束质量分析仪检测ID 泵源的光束质量，包括光斑大小、光束发散角等参数，以确保其能够满足光刻工艺的要求。
4. 波长准确性检测：使用光谱仪对ID 泵源的输出波长进行检测，确保其波长精度在规定范围内。
5. 激光安全检测：对ID 泵源的激光辐射安全性进行检测，确保设备在运行过程中不会对操作人员造成危害。
6. 电气性能检测：检测ID 泵源的电气性能，如电源电压、电流、功率因数等参数是否符合设备规格要求。
7. 环境适应性检测：对ID 泵源进行温度、湿度等环境适应性测试，确保其在不同环境条件下能够正常工作。
8. 外观检查：检查ID 泵源的外观是否完好，有无损坏、划痕等缺陷。
以上是一个ID 泵源检测标准的简要概述，具体的检测项目和标准可能会因设备类型、应用场景等因素而有所不同。
在实际检测过程中，可根据设备的具体要求和相关标准进行调整。
现代激光应用技术知识第三章激光谐振腔与模式
04
功率计
频谱分析仪
05
用于产生激光，常用的有固体激光器、气体激光器和半导体 激光器等。 用于反射激光，形成谐振腔，通常使用高反射率的反射镜。
用于测量激光的光束质量，包括光束直径、发散角等参数。
用于测量激光的功率。
用于测量激光的频率和线宽。
实验步骤与方法
1. 准备实验设备与器材，搭建实验装置。
03
激光谐振腔的设计与优化
谐振腔的设计原则与步骤
高效输出
谐振腔应能将尽可能多的光束限制在 激光介质中，以提高光束输出效率。
单模输出
为了获得高相干性和高光束质量，谐 振腔应能实现单模工作。
谐振腔的设计原则与步骤
• 稳定性：谐振腔应具有足够的稳定性，以抵抗外部扰动和内部热效应。
谐振腔的设计原则与步骤
反射镜间距
合适的反射镜间距可以控制谐 振腔的长度，进而影响输出波 长和模式质量。
反射镜曲率
通过调整反射镜的曲率，可以 改变光束在谐振腔内的反射路 径，进而影响输出光束的形状 和大小。
光束截面形状
优化光束截面形状可以提高光 束质量和减少热效应，例如使 用圆形或矩形截面。
谐振腔的稳定性分析
热效应
激光工作过程中产生的热量会导致光束漂移和折 射率变化，进而影响谐振腔的稳定性。
结论
根据实验结果，可以得出激光谐振腔的性能参数 和应用范围，为后续的激光应用提供参考和依据 。
05
激光谐振腔的应用与发展趋势
激光谐振腔的应用领域
通信与光通信
激光谐振腔在光纤通信中作为信号源，实现高速、大容量、长距离的 通信。
工业制造
激光谐振腔用于激光切割、焊接、打标等工业制造领域，提高加工精 度和效率。
光束质量分析仪的相关应用知识了解下
光束质量分析仪的相关应用知识了解下光束质量分析仪是一款符合标准的测量设备。
测量过程中，固定的透镜和高速的自动光学导轨使得相机可以快速的采集到从近场到远场多个位置的激光光斑，测量、传输以及激光功率衰减全部由软件自动控制。
在工作过程中造束腰透镜和相机位置固定，通过两片反光镜在光学导轨上的自动移动，相机就可以的捕捉到从近场到远场不同位置的激光光斑，再通过软件进行数据分析与计算，从而得到M2值、发散角、束腰大小等参数。
光束质量测量的重要性在激光材料加工、印刷、切割、数字信息读写系统等应用中，M2是一个重要的因素，因为光束的轮廓和强度分布可以决定材料的整体处理性能或每一卷的数据存储能力。
在某些场合，特别是大功率场合，通常用光束参数乘积(BPP)代替M2，即光束束腰处的光束半径和远场光束发散角的乘积。
M2因子也包括波长，如下公式所示。
光束质量是一个衍射极限的高斯光束，它的M2等于1。
BPP = ∗ 0光束轮廓显示了光束的空间特*，包括光束的传播、光束质量和光束的实用性。
另外，它还可显示如何地调整和修改激光器的输出。
在搭建光路或对光学系统进行校准时，如果光束轮廓未知，那么将可能得到不可靠的结果。
光束分析仪的应用领域：1．激光制造工业激光二极管和VCSELs都是半导体激光器，有着比近轴光束更大的发散角。
从典型的激光腔中检测这类激光不容易。
通常重要参数包括：功率输入-光强输出曲线-称为LI或LIV曲线、光束的光谱以及发散角。
由于半导体激光器的发散角较大，需要用透镜聚焦得到可用光束。
光束形状和发散特点可以得出光学设计中设备的工作情况。
2．制图和印刷工业激光印刷工业利用光束分析仪来设计和制造激光打印机的核心部分—激光扫描单元（LSU）。
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光束质量分析仪和大功率光束分析
大功率光束分析
Beam Analyzer HP 高达 5 千瓦的大功率测量， 基于光束采样器技术，结合 压缩空气冷却，可实时测量 光束轮廓和相对功率波动。
BeamOn U3 HP 全功率测量系统，基于高分 辨率相机，结合我们获得专 利的采样和冷却技术，可测 量长达 1.6 微米的红外波 长。
• 完善的产品系列，用于检测材料加工中所用的大功率激光光束。 • 光束分析仪 HP 探测器系列在线测量光束轮廓和绝对功率。 • 在激光打印技术中测量 M² 和束腰的精确位置。 • 测量 5 微米至 9 毫米的大功率光束。
光束分析仪系列
BeamOn WSR 以专利技术为基础，结 合相机技术，可测量从 紫外到 1550 nm 的光 束。全套附件（含内置 电动滤光片转轮）均有 销售。
BeamOn LA 光束诊断测量系统，用 于实时测量连续或脉冲 式大型激光光束（达 45 毫米）。
uBeam 光束诊断测量系统，用 于实时测量和显示亚微 米范围的连续或脉冲激 光、光纤以及激光二极 管的光束轮廓。
BeamOn U3 2.35 百万像素宽光谱 探测器，可测量长达 1.6 微米的光束，附 件齐全，适合多种用 途。
• 完整系列的光束质量分析仪提供诸如刀口扫描和层析光束重建等技术，结合前所未有的宽 光谱范围，单个探测器即可探测 200 – 1600 nm 甚至到 2700 nm 的光束。
• 0.5 微米以下到 45 毫米光束均可探测，配备全套附件（未显示），可用于 M² 测量及其 他尖端用途。
光束定位和校准
系列
CCD 探测器。 • 多个探测器同时工作。 • 快速采集，高达 60 kHz。 • 校准后的激光可用作自准直参考轴。
自准直系列
Laser Analyzing Autocollimator 电子自准直仪和激光光 束分析相结合。
Autocollimator HR 高精度大孔径自准直 仪，分辨率高达 0.01 秒。
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Laser Analyzing Telescope 光束特性分析用望远镜，用于 姿态测量及自准直度测量，分 辨率高达 1 微弧度。
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