激光器的輸出特性講解課件目錄contents激光器基本原理輸出特性參數(shù)介紹影響輸出特性因素分析測試方法及評價指標典型應用案例分析總結(jié)與展望激光器基本原理01在外部能量作用下，原子中的電子從高能級向低能級躍遷，同時發(fā)射出光子。受激輻射光放大形成激光發(fā)射出的光子在諧振腔內(nèi)來回反射，不斷誘發(fā)更多原子發(fā)生受激輻射，使光不斷被放大。當光放大到一定程度時，從諧振腔的一端輸出，形成激光。030201激光器工作原理提供產(chǎn)生激光的原子或分子體系，如固體、液體、氣體或半導體等。工作物質(zhì)為工作物質(zhì)提供能量，使原子或分子發(fā)生受激輻射，如電激勵、光激勵、化學激勵等。激勵源使光在腔內(nèi)來回反射，不斷被放大，并形成激光輸出，通常由兩個反射鏡組成。諧振腔激光器結(jié)構(gòu)組成在工作物質(zhì)中實現(xiàn)高能級粒子數(shù)多于低能級粒子數(shù)的狀態(tài)，以保證受激輻射占主導地位。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)提供光放大的場所，并對激光進行選模和限制，以保證輸出激光的質(zhì)量和穩(wěn)定性。光學諧振腔為工作物質(zhì)提供能量，使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并維持，以保證激光的連續(xù)輸出。泵浦源激光產(chǎn)生條件及過程輸出特性參數(shù)介紹02輸出功率單位時間內(nèi)激光器輸出的能量，通常以瓦特（W）為單位。輸出功率越高，激光切割、焊接等加工效率越高。能量密度單位面積上激光器輸出的能量，通常以焦耳/平方厘米（J/cm2）為單位。能量密度越高，對材料的加工效果越明顯，但也可能導致材料燒焦或變形。輸出功率與能量密度描述激光光束的聚焦能力和光斑大小的參數(shù)，通常用M2因子表示。M2因子越小，光束質(zhì)量越好，聚焦能力越強，光斑越小。光束質(zhì)量激光光束從激光器輸出后，在傳播過程中逐漸發(fā)散的角度。發(fā)散角越小，光束的遠距離傳輸能力越強，光斑的擴散程度越小。發(fā)散角光束質(zhì)量與發(fā)散角脈沖寬度脈沖激光輸出時，每個脈沖的持續(xù)時間，通常以納秒（ns）、微秒（μs）或毫秒（ms）為單位。脈沖寬度越短，激光對材料的熱影響越小，加工精度越高。重復頻率單位時間內(nèi)脈沖激光輸出的脈沖數(shù)，通常以赫茲（Hz）為單位。重復頻率越高，激光加工效率越高，但也可能導致材料熱積累過多而損傷。脈沖寬度和重復頻率影響輸出特性因素分析03不同增益介質(zhì)（如固體、氣體、液體、光纖等）具有不同的能級結(jié)構(gòu)和光譜特性，影響激光器的輸出功率、波長和效率。摻雜濃度和晶體長度影響增益介質(zhì)的吸收和發(fā)射截面，進而影響激光器的閾值、斜率效率和輸出功率。工作物質(zhì)選擇對輸出特性影響摻雜濃度與晶體長度增益介質(zhì)種類不同泵浦源（如閃光燈、激光二極管等）具有不同的光譜特性、功率穩(wěn)定性和壽命，影響激光器的輸出功率、光束質(zhì)量和穩(wěn)定性。泵浦源類型泵浦方式（如端面泵浦、側(cè)面泵浦等）和效率影響激光器對泵浦光的吸收和利用效率，進而影響輸出功率和光束質(zhì)量。泵浦方式與效率泵浦源選擇對輸出特性影響不同腔型結(jié)構(gòu)（如平-平腔、平-凹腔等）具有不同的模式特性和光束質(zhì)量，影響激光器的輸出功率、光束發(fā)散角和光斑形狀。腔型結(jié)構(gòu)反射鏡與輸出鏡的反射率、透射率、曲率半徑等參數(shù)影響激光器的閾值、斜率效率和輸出功率，同時也會影響光束質(zhì)量和穩(wěn)定性。反射鏡與輸出鏡諧振腔設計對輸出特性影響測試方法及評價指標04測試步驟校準光功率計、連接光纖、讀取光功率值。光功率計原理基于光電二極管的光電效應，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號進行測量。注意事項保持光纖連接穩(wěn)定、避免光源直接照射光功率計。光功率計測試方法介紹測試步驟安裝光束質(zhì)量分析儀、調(diào)整光路、采集數(shù)據(jù)、分析光束質(zhì)量。注意事項保持光路穩(wěn)定、確保光束質(zhì)量分析儀的準確性和可靠性。光束質(zhì)量分析儀原理通過分析光束的遠場分布，得到光束的質(zhì)量參數(shù)。光束質(zhì)量分析儀測試方法介紹根據(jù)實際應用需求，選擇合適的評價指標，如光功率、光束質(zhì)量、光譜特性等。評價指標選擇根據(jù)各指標的重要性，合理分配權(quán)重，以體現(xiàn)各指標對激光器性能的貢獻。權(quán)重分配將各指標的測量值與權(quán)重相乘，得到激光器的綜合評價結(jié)果。綜合評價評價指標體系建立典型應用案例分析05123利用高功率激光束對金屬、非金屬等材料進行精確、快速的切割，具有切口平整、熱影響區(qū)小等優(yōu)點。激光切割通過激光束的高能量密度實現(xiàn)材料的快速熔化與凝固，形成牢固的焊接接頭，適用于各種金屬材料的焊接。激光焊接利用激光束在材料表面進行刻印，形成永久性的標記，廣泛應用于產(chǎn)品追溯、防偽等領(lǐng)域。激光打標工業(yè)加工中應用案例03激光嫩膚利用激光刺激皮膚膠原蛋白再生，改善膚質(zhì)，縮小毛孔，使皮膚更加緊致有彈性。01激光脫毛利用激光能量破壞毛囊，實現(xiàn)永久脫毛，具有安全、無痛、效果持久等特點。02激光祛斑通過激光能量作用于皮膚表層的色素顆粒，使其分解、代謝，達到祛斑的目的，適用于各種色斑的治療。醫(yī)療美容中應用案例光譜分析利用激光器產(chǎn)生的特定波長激光進行光譜分析，研究物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)等信息。量子通信利用激光的相干性和單色性等特點，實現(xiàn)量子信息的傳遞和處理，為量子通信提供技術(shù)支持。生物醫(yī)學研究利用激光器產(chǎn)生的特定波長激光進行生物醫(yī)學研究，如光動力療法、光遺傳學等?？蒲袑嶒炛袘冒咐偨Y(jié)與展望06目前激光器在能量轉(zhuǎn)換效率方面仍存在瓶頸，需要進一步提高。激光器的效率問題在高功率和長時間工作條件下，激光器的穩(wěn)定性和可靠性面臨挑戰(zhàn)。激光器的穩(wěn)定性問題激光器制造和維護成本較高，限制了其在某些領(lǐng)域的應用。激光器的成本問題高功率激光器可能對人體和環(huán)境造成潛在危害，需要加強安全管理和防護措施。激光器的安全性問題當前存在問題和挑戰(zhàn)綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展未來激光器的發(fā)展將更加注重綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，推動激光器制造和應用過程中的節(jié)能減排和資源循環(huán)利用。高功率、高效率激光器隨著材料科學和制造技術(shù)的進步，未來有望開發(fā)出更高功率、更高效率的激光器，以滿足不斷增長的應用需求。超快、超短脈沖激光器超快、超短脈沖激光技