Анализ профиля оптического пучка

Анализ параметров излучения – важная задача, которая позволяет количественно оценить качество лазерного пучка.  Для этого существует специальное оборудование – профилометры и измерители параметра М², предоставляющие необходимую информацию о свойствах излучения.

Например, оборудование для профилирования пучков дает возможность измерять профили пучков и визуализировать их с помощью программного обеспечения в виде цветных 2D и 3D распределений интенсивности.

Основные параметры и определения

Эллиптичность – отношение минимальной ширины пучка к максимальной; параметр, который характеризует симметричность пучка. Круглый профиль пучка с эллиптичностью более 0.87 считается наиболее оптимальным для работы в сфере лазерной обработки материалов, сверлении отверстий и лазерной сварки, так как круглые симметричные пучки обеспечивают равномерное воздействие на материал и позволяют получать качественный результат.

Диаметр перетяжки ω₀ – диаметр самого узкого места пучка в направлении распространения. 

Угол расходимости θ – параметр, характеризующий увеличение ширины или диаметр пучка по мере возрастания расстояния от местоположения перетяжки.

Определив эти параметры, можно рассчитать параметр М² (коэффициент распространения пучка), который характеризует степень отклонения реального пучка от идеального Гауссова, и определяется как: 

где  – угол расходимости;  – диаметр перетяжки;  – длина волны излучения.

Параметр М² идеального Гауссова пучка равен 1, у реальных пучков М²> 1 и чем ближе к единице, тем более высокое качество у реального пучка и тем лучше он может быть сфокусирован.

Методика измерений основана на международном стандарте ISO11146.