در کاربردهای مدرن لیزر، کیفیت پرتو به یکی از مهمترین معیارها برای ارزیابی عملکرد کلی لیزر تبدیل شده است.'چه در برش دقیق در سطح میکرون در تولید و چه در تشخیص فواصل دور در فاصله‌یابی لیزری، کیفیت پرتو اغلب موفقیت یا شکست کاربرد را تعیین می‌کند.
بنابراین، کیفیت پرتو دقیقاً چیست؟ چگونه بر عملکرد لیزر تأثیر می‌گذارد؟ و چگونه می‌توان کیفیت پرتو مناسب را برای مطابقت با نیازهای کاربردی خاص انتخاب کرد؟
۱. کیفیت پرتو چیست؟
به عبارت ساده، کیفیت پرتو به ویژگی‌های انتشار فضایی پرتو لیزر اشاره دارد. این ویژگی توصیف می‌کند که یک پرتو چقدر خوب می‌تواند متمرکز شود، رفتار واگرایی آن چگونه است و انرژی آن چقدر یکنواخت توزیع می‌شود.
در حالت ایده‌آل، پرتو لیزر شبیه یک پرتو گاوسی کامل است که دارای کوچکترین زاویه واگرایی و بهترین عملکرد فوکوس است. با این حال، به دلیل عواملی مانند ساختار منبع، خواص مواد و اثرات حرارتی، پرتوهای لیزر در دنیای واقعی اغلب از پخش شدن، اعوجاج یا تداخل چند حالته رنج می‌برند.—در نتیجه کیفیت پرتو کاهش می‌یابد.
۲. شاخص‌های رایج کیفیت پرتو
۱. (۱)M² ضریب (ضریب انتشار پرتو)
م² مقدار، پارامتر اصلی مورد استفاده برای ارزیابی کیفیت پرتو است.
M² = ۱ نشان دهنده یک پرتو گاوسی کامل است.
M² > 1 به این معنی است که کیفیت پرتو کاهش می‌یابد و توانایی فوکوس بدتر می‌شود.
در کاربردهای صنعتی، M² مقادیر زیر ۱.۵ عموماً مورد نیاز است، در حالی که لیزرهای درجه علمی برای M هدف قرار می‌گیرند.² مقادیر تا حد امکان نزدیک به ۱.
②واگرایی پرتو
واگرایی پرتو، میزان انبساط پرتو لیزر را هنگام انتشار در فواصل طولانی توصیف می‌کند.
زوایای واگرایی کوچکتر به معنای پرتوهای متمرکزتر، نقاط کانونی کوچکتر و دقت بیشتر در فواصل طولانی‌تر است.
۳. (۳)پروفیل تیر و توزیع انرژی
یک پرتو با کیفیت بالا باید دارای پروفیل پرتو متقارن و یکنواخت با مرکز شدت بالا باشد. این امر خروجی انرژی واضح و قابل کنترل را برای برش، علامت گذاری و سایر کاربردها تضمین می‌کند.
۳. چگونه کیفیت پرتو بر کاربردهای دنیای واقعی تأثیر می‌گذارد
۱. (۱)پردازش دقیق (برش/جوشکاری/علامت گذاری):
کیفیت پرتو، اندازه نقطه کانونی و چگالی انرژی را تعیین می‌کند و بر دقت و کارایی ماشینکاری تأثیر می‌گذارد.
②لیزرهای پزشکی:
کیفیت پرتو بر میزان دقت انتقال انرژی به بافت و میزان کنترل انتشار حرارتی تأثیر می‌گذارد.
۳. (۳)فاصله‌یابی لیزری / لیدار:
کیفیت پرتو مستقیماً بر برد تشخیص و وضوح مکانی تأثیر می‌گذارد.
④ارتباطات نوری:
کیفیت پرتو بر خلوص حالت سیگنال و ظرفیت پهنای باند تأثیر می‌گذارد.
⑤تحقیقات علمی:
کیفیت پرتو، همدوسی و پایداری را در آزمایش‌های تداخل یا اپتیک غیرخطی تضمین می‌کند.
۴. عوامل کلیدی مؤثر بر کیفیت پرتو
۱. (۱)طراحی ساختار لیزر:
لیزرهای تک حالته معمولاً کیفیت پرتو بهتری نسبت به لیزرهای چند حالته ارائه می‌دهند.
②طراحی محیط بهره و رزوناتور:
این موارد بر توزیع مد و پایداری پرتو تأثیر می‌گذارند.
۳. (۳)مدیریت اثر حرارتی:
اتلاف حرارت ضعیف می‌تواند منجر به عدسی حرارتی و اعوجاج پرتو شود.
④یکنواختی پمپ و ساختار موجبر:
پمپاژ ناهموار یا نقص ساختاری می‌تواند باعث تخریب شکل تیر شود.
۵. چگونه کیفیت پرتو را بهبود بخشیم
۱. (۱)بهینه‌سازی معماری دستگاه:
از موجبرهای تک حالته و طرح‌های تشدیدگر متقارن استفاده کنید.
②مدیریت حرارتی:
برای کاهش اعوجاج پرتو ناشی از حرارت، هیت سینک‌های کارآمد یا خنک‌کننده فعال را ادغام کنید.
۳. (۳)اپتیک شکل‌دهی پرتو:
از کولیماتورها، فیلترهای مکانی یا مبدل‌های حالت استفاده کنید.
④کنترل و بازخورد دیجیتال:
برای دستیابی به تصحیح دینامیکی، از تشخیص جبهه موج در زمان واقعی و اپتیک تطبیقی استفاده کنید.
۶. نتیجه‌گیری
کیفیت پرتو چیزی بیش از یک پارامتر فیزیکی است—it'ها«کد دقیق« ».از یک لیزر'عملکرد.
در کاربردهای دنیای واقعی، کیفیت بالای پرتو می‌تواند به طور قابل توجهی کارایی، دقت و قابلیت اطمینان سیستم‌های لیزری را افزایش دهد. برای کاربرانی که به دنبال عملکرد و ثبات بالا هستند، کیفیت پرتو باید هنگام انتخاب لیزر یک نکته کلیدی باشد.
با تکامل مداوم فناوری لیزر، می‌توانیم انتظار کنترل بهتر پرتو در دستگاه‌های کوچکتر و چگالی توان بالاتر را داشته باشیم.—هموار کردن راه برای امکانات جدید در تولید پیشرفته، پزشکی دقیق، هوافضا و فراتر از آن.
زمان ارسال: ۲۲ ژوئیه ۲۰۲۵