在通常的激光器性能檢測中,我們可能會碰到一個檢測參數(shù),那就是瑞利長度,瑞利長度是激光器的性能參數(shù)之一。
瑞利長度也有時候叫焦深,專業(yè)術(shù)語叫瑞利長度,當(dāng)激光束的腰斑半徑ω0增加到√2ω0時的光束傳輸距離z,稱為瑞利長度,焦深為2倍瑞利長度。瑞利長度越長,則光束在焊接工件時,光斑面積變化較小,能量密度變化也更小,在光斑覆蓋范圍內(nèi),功率密度更穩(wěn)定。
一般瑞利長度相對長的,就說明焦深也長,這樣找焦點之后,對工件一些變形以及高反材料的焊接虛焊概率低,因為輕微的高度變化不會對激光能量密度發(fā)生太大影響,同時也降低了對找焦點的要求。
瑞利長度英文:Rayleigh length
定義:束腰與模式半徑增加到2的平方根倍處的距離。
激光光束的瑞利長度(瑞利范圍)是其束腰(在傳播方向上)與光束半徑增加到2的平方根倍處的距離。對于截面為圓形的光束,對應(yīng)其模式面積變?yōu)?/span>2倍時的點。
高斯光束的瑞利長度是有束腰半徑w0和波長λ決定的:
其中波長λ為真空波長除以材料的折射率n。
對于給定束腰半徑的光束,且光束質(zhì)量不是理想的,瑞利長度有效減小的因子為 M2因子。即給定束腰半徑的情況下,這一光束具有更大的光束發(fā)散角。
在計算聚焦激光光束時,采用瑞利長度很方便,它決定了焦深。因此光束聚焦程度與焦點處光強之間需要權(quán)衡,聚焦不太強的光束瑞利長度更長,即焦深更大。例如,當(dāng)聚焦的泵浦光束瑞利長度與增益介質(zhì)長度相比擬時,可以得到最高的激光增益:較弱的聚焦會降低泵浦強度,而更強的聚焦引起強的發(fā)散會限制有效相互作用長度。非線性相互作用是類似的情形,例如,倍頻產(chǎn)生,盡管這時還存在一些復(fù)雜的諸如古依相移等效應(yīng),這里相位匹配是很重要的。
早期通常采用共焦參數(shù)b表示,它是瑞利長度的兩倍。
瑞利長度檢測項目主要是為了,評估激光器的光束質(zhì)量和性能指標(biāo),瑞利長度檢測是一項非常重要的檢測工作,尤其是對于激光的光束性能評估。
瑞利長度(Rayleigh Length或Rayleigh Range),在光學(xué)和激光科學(xué)中,是一個非常關(guān)鍵的參數(shù),它描述了高斯光束從其最窄點(腰部)開始,到光束截面面積擴大為腰部面積兩倍時的距離。瑞利長度體現(xiàn)了光束的發(fā)散特性,對于理解、設(shè)計和優(yōu)化激光系統(tǒng)至關(guān)重要。
瑞利長度對激光的影響
光束質(zhì)量:瑞利長度越長,表示光束在傳播過程中的發(fā)散越慢,光束質(zhì)量越高,這對于遠(yuǎn)距離傳輸、精密加工(如激光切割、打標(biāo))以及光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計都是有利的。
聚焦性能:影響激光在焦點處的能量集中度,進(jìn)而影響加工效率和精度。較長的瑞利長度有助于在較寬的范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的聚焦效果。
光斑尺寸:決定光束在不同距離上的光斑大小,這對于需要控制光斑尺寸的應(yīng)用(如激光醫(yī)療、科研實驗)極為重要。
瑞利長度的測試儀器
光束分析儀:集成了多種測量功能,包括遠(yuǎn)場/近場掃描,能夠直接給出包括瑞利長度在內(nèi)的光束參數(shù)。
激光干涉儀:高精度測量光束波前,適合于要求極高的測量應(yīng)用。
CCD光束分析系統(tǒng):結(jié)合相機和專業(yè)分析軟件,適合實驗室和生產(chǎn)環(huán)境中的快速測量。
刀口/針孔掃描儀:較為傳統(tǒng)的方法,適用于特定條件下的精確測量。
深圳中為檢驗從事激光器光束性能檢測服務(wù)十余年,擁有豐富的光束性能檢測經(jīng)驗,公司技術(shù)團(tuán)隊長期從事激光檢測工作,可以提供一站式的瑞利長度測試服務(wù),目前我司采用的檢測標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 26599.1標(biāo)準(zhǔn),檢測設(shè)備先進(jìn),檢測結(jié)果精準(zhǔn),歡迎來電咨詢。
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