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激光光束质量对光束传输聚焦和加工质量的影响

现代激光制造技术的研究、开发、应用及产业化对国民经济的发展具有巨大的推动作用。高能量和高品质是对制造用激光源提出的基本要求,我国在激光技术的研究方面起步较早,但长期以来多重视激光源的高能量,忽略了其高品质,即光束质量。本文以光束质量为主线,研究了光束质量对激光制造技术贯穿始终的重要作用,提出了以描述激光束聚焦特性为核心的光束质量评价参数;理论分析,并实验验证了光束质量对光束传输和聚焦性能的影响;最后,以激光焊接为实例,研究了光束质量对激光加工过程的影响。论文在总结目前存在的评价激光光束质量参数的基础上,根据对影响激光制造的主要光束特性参数的分析,以光束空间特性为核心,提出用光束聚焦特征参数值作为评价激光光束质量的参数。因为激光作为能源能够在工业领域广泛应用的根本优势就在于它可以通过聚焦获得极高的能量密度,而值恰恰表征了实际光束的可聚焦能力。论文研究论证了用值评价激光光束质量的实际意义在于两个方面,一方面它仅仅包含了光束束宽和发散  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

昆明理工大学
昆明理工大学

高功率CO_2激光器光学谐振腔的改进及数值分析

为了获得高功率和高质量的激光光束,促进强激光在材料表面热处理领域的应用,本论文重点研究高功率横流CO_2气体激光器的两种腔型:高斯反射率平凹腔和加孔径光阑七折叠稳定腔。由于激光光束质量直接影响激光材料表面热处理效果,有必要采用新技术来提高激光光束质量。本文首先分析激光功率密度分布对激光热处理的影响,然后根据高功率横流CO_2激光功率密度分布的测试结果来说明改进高功率横流CO_2激光器谐振腔的必要性和途径。标量衍射理论在含衍射受限界面的光学系统和谐振腔的研究中起重要作用,有必要对标量衍射理论和推广后的柯林斯公式进行回顾。本文分别给出用标量衍射理论和柯林斯公式模拟相干光学系统空间光场分布的实例,并对激光光场的空间追踪方法进行总结,以便将该方法应用于谐振腔横模场的研究中。为了模拟激光谐振腔的横模场,本文按以下步骤对谐振腔的分析方法进行了深入研究。首先,根据衍射积分理论,讨论传统的Fox-Li迭代法;其次,利用激光光场空间追踪方法、角谱...  (本文共160页) 本文目录 | 阅读全文>>

《应用光学》2017年04期
应用光学

镜面瑕疵对激光光束质量的影响

引言光学镜片是光学系统的核心元件,其表面平整度和均匀性是衡量性能的重要指标。对于高功率激光系统,由于其高亮度、高能量密度和工作环境苛刻等特性,工程师和科学家对光学镜片的要求更加严格。不同程度的镜面瑕疵,在某些环境下会直接影响激光系统的正常运作,甚至有可能造成元器件的永久性损伤[1-5]。目前镜面瑕疵对激光光场的影响尚没有统一的标准,只能根据不同的应用目的选取适当的评价参数[6-11]。本文提出镜面瑕疵与空间光束相关度和镜面瑕疵对远端光场的影响参数的概念。结合仿真计算,对不同镜面瑕疵影响激光光束质量的程度进行了研究。通过分析数据,发掘出相关度与影响参数的潜在线性规律,可以在一定的条件下,使得输出激光获得较高的光束质量,为激光器的设计和光学谐振腔的优化,提供重要的数据参考。1理论模型1.1镜面瑕疵的数学描述因为技术工艺的限制和不稳定因素的存在,光学镜片在制作与加工过程中会在镜片表面遗留瑕疵。镜面瑕疵主要有气泡、贴锡、夹杂物及表面缺陷...  (本文共6页) 阅读全文>>

《中国激光》2009年04期
中国激光

高能激光光束质量通用评价标准的探讨

1引言 随着高能激光技术的不断发展和成熟,单台激光器的输出功率水平不断取得新的突破;另一方面,对多路光束进行相干合成也倍受国内外研究人员的关注〔’一」〕,高能激光系统开始向工程化方向发展。光束质量是高能激光系统的一项重要性能指标,高能激光对目标的作用效果不仅取决于激光器输出功率,与激光的光束质量也有密切关系。目前国内外研究人员已经提出了多种单台高能激光器的光束质量评价方法[5一’“〕,并对这些方法的适用范围和不确定性进行了详细的分析。普遍认为,目前各种评价方法各有优势和局限性,对于具有普适性的高能激光光束质量通用评价标准尚无定论。对于利用相干合成技术获得的典型非高斯型光束,也采用了不同的方法予以评价合成后的光束质量口5一‘7〕。如文献[15〕直接利用仔因子分析各种组束因素对相干合成光束质量的影响;文献[16]以Strehl比作为判据,分析相干激光阵列的相位误差对合成光束质量的影响。上述两种方法都是对单束激光现有评价因子的直接引用...  (本文共6页) 阅读全文>>

《激光杂志》1950年40期
激光杂志

激光光束质量诊断技术的进展

激光光束质量诊断技术的进展巩马理,金锋,万作文(西南技术物理研究所,成都610041)提要:本文介绍了激光光束质量诊断技术近年来的进展,以及国际标准化组织推荐的聚焦光束测量法,指出了该技术的发展方向。关键词:激光光束诊断,光束质量RecentadvancesoflaserbeamdiagnosticsCongMali,JinFengWanZuowen(AdvancedLaserTechnologyLaboratory,SouthwestInstituteofTechnicalPhysics,Chengdu610041)Abstract:ThispaperintroducesrecentadvancesoflaserbeamqualitydiagnosticsandfocusedbeammeasurementmethodrecommendedbyISO,andanalyzestheprogresstrendinthefuture....  (本文共4页) 阅读全文>>

长春理工大学
长春理工大学

嵌入式激光光束质量分析系统的研究

本文以吉林省科技厅项目(项目号:20070325)及31基地项目激光XXXXXX系统为依托,对嵌入式激光光束质量分析系统做了系统地研究,探讨了激光光束质量测量的相关理论和评价方法,详细论述了嵌入式图像处理技术及嵌入式激光光束质量分析系统图像处理平台的构建,分析了系统各单元性能对测量精度的影响,并介绍了激光光束质量分析系统的研制和实际应用。简单分析测量激光光束质量的意义,分析了目前激光光束质量测量中采用的几种常用方法,通过比较各种方法的使用范围和优缺点,提出了把光束质量因子法即M~2因子法作为本系统评价激光光束质量的主要方法,具有评价精度高、综合考虑激光光束近场特性和远场特性等优点。在回顾和总结高斯光束传输与变换特性的基础上,详述了激光光束传输特性参数测量的基础理论和方法,介绍了二阶矩、光束参数积、衍射极限倍率因子和光束传输因子等激光光学基础概念及其物理意义;介绍了ISO标准文件规定的激光束参数测量步骤、评价方法和相关光束质量因子...  (本文共123页) 本文目录 | 阅读全文>>

《红外与激光工程》2007年01期
红外与激光工程

对激光光束质量一些问题的认识

0引言在激光光学中,激光光束质量是一个经典的问题。事实上,在20世纪60年代激光器发明的早期,激光科学家已开始研究激光束的描述和激光光束质量等问题。例如,在1960年Boyd和Gordon的“Confocalmultimode resonator for millimeter through opticalwavelength maser[”1]论文中,已使用“光斑尺寸”w和远场“半功率点间的束宽”!来描述共焦腔的本征模。此后,对激光束的传输变换规律进行了深入的研究[2-3]。激光光束质量也是一个综合性的问题[4]。因为这不仅涉及光束质量的评价参数和评价方法,还涉及对激光束的描述和激光束的传输变换规律的认识等问题。激光科学技术的发展推动了对激光光束质量的进一步研究。20世纪90年代初,Siegman明确提出了使用基于强度二阶矩的M2因子来描述激光光束质量[5],《光学和量子电子学》出版了Weber主编的“激光光束质量”专辑[6]...  (本文共5页) 阅读全文>>