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小火龙果

2024-07-22 09:38

校准激光器 | RP 系列激光分析设计软件

有一些激光设备针对对准目的进行了优化。通常，此类设备包含具有低或中等输出功率和高光束质量的可见激光器。例如，它可以是红色或蓝色激光二极管或绿色倍频二极管泵浦固态激光器。

输出光束形状、光斑尺寸和光束发散度

准直激光器可以具有不同形状的输出光束。最常见的有以下几种：
·点激光器（或点激光器）用于标记单个点。
·线激光器发射的光束在一个方向上基本上是拉长的，投射出狭窄的直线。这里，张角是一个额外的重要参数。
·十字激光（或十字准线激光）产生两条垂直线。
还可以使用其他配置，例如用于投影两条或更多条平行线（有时称为多线激光）或斑点图案（例如用一些衍射光学器件生成）。一些供应商提供多种投影模式选择。
点激光器通常发射准直高斯光束，表现出尽可能小的（衍射限制）光束发散度，这取决于波长和光束半径。对于涉及小距离的应用，人们可能更喜欢光束半径较小的设备，但瑞利长度（光束面积加倍时距焦点的距离）相对较短。例如，光束半径为 0.5 mm，波长为 635 nm，瑞利长度仅为 1.24 m。通过将光束半径增加到 3 mm，可以将瑞利长度增加到 44.5 m。
通常，输出光束将被近似准直，在激光输出处具有近似平坦的波前。一些装置具有用于聚焦的调节旋钮，使得例如可以将光束焦点放置在距激光器一定距离处，从而实现稍长的范围，在该范围内光束半径近似恒定。
普通的边发射激光二极管具有很强的不对称输出，形成具有高光束质量的对称输出光束并非易事。因此，低成本准直激光器可能会表现出光束轮廓的一些缺陷。有一些基于垂直腔表面发射激光器(VCSEL) 的解决方案，它自然会发射高质量的圆形光束。
对于十字激光和线激光，或者对于其他图案，当然存在固有问题，即特征尺寸随着光源张角的距离的增加而增加。然而，通常这样的对准装置无论如何仅用于或多或少固定的工作距离。

准直激光器的应用

准直激光器在工业和军事中的一些典型应用示例:
· 点激光可以在激光钻孔机即将钻孔的工件上标记一个点，或者激光打标机将产生一些图案。为此，可见对准光束必须与加工光束精确对准。
· 类似的装置用于军事目的，例如支持枪支瞄准。
· 红外自由空间光通信系统可能需要使用可见激光束进行初始对准。
· 点激光器可用于对准机器，例如旋转轴的位置。
· 与位置敏感探测器结合使用，可以准确监控设备的微小移动。
· 当构建红外体激光器或光学参量振荡器时，可见光准直激光器可以极大地帮助找到激光谐振腔的初始近似对准。
· 线激光可以指示纺织机将在何处切割织物、锯将在何处撞击某块木头等。
· 十字激光还可用于指示垂直方向，例如用于切割矩形块。

输出功率

许多准直激光器具有相对较低的光功率，约为1 mW 或更低，可能属于最低的激光安全等级1。然而，也可以使用其他装置来发射更高的功率，例如数百毫瓦。在这种情况下，直接射到人眼的光束必须被视为危险的，并且必须相应地使用激光。

激光波长和带宽

许多准直激光器具有红色输出，仅仅是因为红色激光二极管性能良好且价格低廉。但请注意，人眼的灵敏度对于较长的波长会急剧下降。因此，例如，发射 670 nm 的激光的可见度将比发射 635 nm 的激光低得多。两者都明显低于绿色激光，例如 532 nm。这个方面可能很重要，例如当尽管环境光明亮但仍需要看到对准点时和/或如果激光功率例如由于激光安全考虑而受到强烈限制。
对准光束的可见性可能不是唯一的问题。例如，如果对准光束需要与某些其他激光束叠加并通过某些光学系统发送，则由于介电涂层或色差的问题，某些波长可能不合适。
还有红外准直激光器，例如与军事夜视设备结合使用，或用于对准激光谐振器。
准直激光器的发射带宽（线宽）与其产生干扰散斑图案的倾向相关。不幸的是，许多准直激光器的带宽非常小，导致某些材料产生强烈的散斑效应。此外，例如当光束穿过玻璃板时，可能会产生强烈的干涉效应。

波束方向的稳定性

通常，人们应该期望准直激光器具有相当稳定的光束位置，即低光束指向波动并且没有由一定量的机械冲击引起的光束方向的显著变化。然而，尽管这些特性在某些应用中具有潜在的重要性，但许多供应商并未提供这些特性的规格。
注意，由于通常相当小焦距在所使用的准直光学器件中，即使准直透镜相对于激光二极管输出发生非常微小的位移，也会导致光束方向发生显著变化。例如，这种位移可能由热膨胀效应或机械冲击引起。因此，适当的机械设计对于输出光束的稳定性至关重要。

激光器外壳

对于准直激光器来说，外壳可能不仅具有保护实际激光器和固定激光器的功能，而且还可以为光束方向提供参考，或者将光束与某些机械部件对准。因此，某些对准激光模块的光束方向与外壳的某些特征精确对准，例如与圆柱形外壳的旋转轴。对于其他设备，不存在这种明确定义的方向，并且通常不需要它，例如因为光束无论如何都会与其他装置对准。
一些紧凑型准直激光器具有近似圆柱形的外壳，可以通过螺纹安装在平板上。其他形状为长方体。当然，与基于热塑性材料的廉价外壳相比，例如由不锈钢制成的刚性外壳可以以更高的精度和稳定性安装。通过适当的机械部件，准直激光器也可以固定在光学导轨系统上。
为了在恶劣条件下运行，设备可能具有防水外壳，也不会被灰尘渗透。然而，光学窗口仍可能受到污垢的影响，从而降低光束质量。

附加功能

临时使用的准直激光器可以使用电池（可能是可充电电池）来操作。其他的则通过某种电源供电——通常采用中等直流电压。
许多准直激光器在通电时会连续发射，但有些具有 TTL 输入，例如用于打开和关闭光输出。在某些情况下，可以调整输出功率。

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