在通常的激光器性能檢測(cè)中,我們可能會(huì)碰到一個(gè)檢測(cè)參數(shù),那就是瑞利長(zhǎng)度,瑞利長(zhǎng)度是激光器的性能參數(shù)之一。
瑞利長(zhǎng)度也有時(shí)候叫焦深,專業(yè)術(shù)語叫瑞利長(zhǎng)度,當(dāng)激光束的腰斑半徑ω0增加到√2ω0時(shí)的光束傳輸距離z,稱為瑞利長(zhǎng)度,焦深為2倍瑞利長(zhǎng)度。瑞利長(zhǎng)度越長(zhǎng),則光束在焊接工件時(shí),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(zhǎng)度相對(duì)長(zhǎng)的,就說明焦深也長(zhǎng),這樣找焦點(diǎn)之后,對(duì)工件一些變形以及高反材料的焊接虛焊概率低,因?yàn)檩p微的高度變化不會(huì)對(duì)激光能量密度發(fā)生太大影響,同時(shí)也降低了對(duì)找焦點(diǎn)的要求。
瑞利長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)于截面為圓形的光束,對(duì)應(yīng)其模式面積變?yōu)?/span>2倍時(shí)的點(diǎn)。
高斯光束的瑞利長(zhǎng)度是有束腰半徑w0和波長(zhǎng)λ決定的:

其中波長(zhǎng)λ為真空波長(zhǎng)除以材料的折射率n。
對(duì)于給定束腰半徑的光束,且光束質(zhì)量不是理想的,瑞利長(zhǎng)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(jì)算聚焦激光光束時(shí),采用瑞利長(zhǎng)度很方便,它決定了焦深。因此光束聚焦程度與焦點(diǎn)處光強(qiáng)之間需要權(quán)衡,聚焦不太強(qiáng)的光束瑞利長(zhǎng)度更長(zhǎng),即焦深更大。例如,當(dāng)聚焦的泵浦光束瑞利長(zhǎng)度與增益介質(zhì)長(zhǎng)度相比擬時(shí),可以得到最高的激光增益:較弱的聚焦會(huì)降低泵浦強(qiáng)度,而更強(qiáng)的聚焦引起強(qiáng)的發(fā)散會(huì)限制有效相互作用長(zhǎng)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(shí)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(zhǎng)度的兩倍。
瑞利長(zhǎng)度檢測(cè)項(xiàng)目主要是為了,評(píng)估激光器的光束質(zhì)量和性能指標(biāo),瑞利長(zhǎng)度檢測(cè)是一項(xiàng)非常重要的檢測(cè)工作,尤其是對(duì)于激光的光束性能評(píng)估。
瑞利長(zhǎng)度(Rayleigh Length或Rayleigh Range),在光學(xué)和激光科學(xué)中,是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù),它描述了高斯光束從其最窄點(diǎn)(腰部)開始,到光束截面面積擴(kuò)大為腰部面積兩倍時(shí)的距離。瑞利長(zhǎng)度體現(xiàn)了光束的發(fā)散特性,對(duì)于理解、設(shè)計(jì)和優(yōu)化激光系統(tǒng)至關(guān)重要。
瑞利長(zhǎng)度對(duì)激光的影響
光束質(zhì)量:瑞利長(zhǎng)度越長(zhǎng),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(duì)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(jì)都是有利的。
聚焦性能:影響激光在焦點(diǎn)處的能量集中度,進(jìn)而影響加工效率和精度。較長(zhǎng)的瑞利長(zhǎng)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(duì)于需要控制光斑尺寸的應(yīng)用(如激光醫(yī)療、科研實(shí)驗(yàn))極為重要。
瑞利長(zhǎng)度的測(cè)試儀器
光束分析儀:集成了多種測(cè)量功能,包括遠(yuǎn)場(chǎng)/近場(chǎng)掃描,能夠直接給出包括瑞利長(zhǎng)度在內(nèi)的光束參數(shù)。
激光干涉儀:高精度測(cè)量光束波前,適合于要求極高的測(cè)量應(yīng)用。
CCD光束分析系統(tǒng):結(jié)合相機(jī)和專業(yè)分析軟件,適合實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)環(huán)境中的快速測(cè)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(cè)量。
深圳中為檢驗(yàn)從事激光器光束性能檢測(cè)服務(wù)十余年,擁有豐富的光束性能檢測(cè)經(jīng)驗(yàn),公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事激光檢測(cè)工作,可以提供一站式的瑞利長(zhǎng)度測(cè)試服務(wù),目前我司采用的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 26599.1標(biāo)準(zhǔn),檢測(cè)設(shè)備先進(jìn),檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn),歡迎來電咨詢。
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