激光光斑的计算
激光光斑,又称激光焦点,指激光在聚焦后形成的能量密度最高的区域。计算激光光斑的大小对于激光加工、光学系统设计和生物医学应用至关重要。
激光光斑的尺寸通常由以下参数决定:
激光波长(λ):波长越短,光斑越小。
透镜焦距(f):焦距越短,光斑越大。
光束半径(w):入射到透镜的光束宽度。
光斑半径(w?)可以使用高斯光束近似公式计算:
w? = 2λf/πw
该公式适用于透镜后的光斑,对于透镜前的光斑,则需要除以透镜的放大倍数。
例如,对于波长为 633 nm 的激光,焦距为 10 mm 的透镜,入射光束半径为 0.5 mm,则光斑半径为:
```
w? = 2 633 nm 10 mm / (π 0.5 mm) ≈ 81 μm
```
注意,该公式是近似值,实际光斑大小可能略有不同,具体取决于透镜的类型、光束质量和其他因素。
激光光斑直径测量
激光光斑直径,是指激光束在空间中某个位置处,光强分布达到最大值时的截面积直径。测量激光光斑直径的方法有多种,常用的有以下两种:
1. 刀刃扫描法
该方法使用一个锋利的刀刃或其他遮挡物,逐点移动到光斑中心,通过测量刀刃遮挡光斑时光强度的变化,从而计算出光斑直径。
2. 束腰法
该方法利用光学透镜或其他聚焦元件,将激光束聚焦到最小光斑。然后通过测量聚焦光斑的远场衍射图案,可以间接计算出光斑直径。
刀刃扫描法步骤:
1. 将激光束准直,并调整其功率。
2. 放置刀刃或遮挡物在光斑前方,并使刀刃边缘与光斑中心线平行。
3. 缓慢移动刀刃,逐点测量被遮挡后的光强。
4. 绘制光强-移动距离曲线,并找出光强下降到最大值一半时的移动距离。
5. 光斑直径d = 2 移动距离
束腰法步骤:
1. 准直激光束,并调整其功率。
2. 使用聚焦透镜将激光束聚焦到最小光斑。
3. 记录远场衍射图案的中心强度值。
4. 光斑直径d = 2.44 中心强度值 / 最大强度值 衍射极限波长
需要指出的是,不同的测量方法可能产生不同的结果,因此在进行测量时,应根据具体情况选择合适的方法。