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激光器的输出特性及其对激光加工的影响

    器的输出特性包括激光波长、输出能量功率、空间分布特性、时间特性、偏振特性、光谱特性、频率稳定性、增益特性、相干性等。对于用过的激光器的输出,关心的主要是前五个特性。

    1、激光波长。不同的激光器输出不同波长的准单色光,这是由于不同激光器的工作物质不同,其上下能级能量差E2-E1=hv不同,而光波频率和波长成反比,因此输出激光的波长不同。由于激光具有高度的单色性,各准单色光的谱线宽度很窄,在透射光学系统中应用时不存在色差。由于不同的材料对几个的吸收率与波长密切有关,因此波长对几个加工过程的影响很大。对于金属,一般表面对光的吸收随波长的增加而减小。另外,激光波长与几个束的聚焦程度也有关系,聚焦后光斑一般为几十微米,将受到衍射极限的限制,波长越短,越有利于聚焦。

    2、输出能量与功率。激光输出的能量和功率是描述激光强度的两个参数。

    对于脉冲激光来讲,用输出能量来描述,是指一个脉冲过程中,激光输出的总能量,用E来表示。若激光脉冲宽度为T,则脉冲峰值功率为PM=E/T。若脉冲重复频率为f,则平均功率为P(平均)=Ef。

    总能量E、脉冲峰值功率PM和平均功率是用来描述脉冲激光器件的主要指标。对于连续激光器件来讲,用输出功率P来描述,它既是平均功率,也是峰值功率。

    3、空间分布特性。采用稳定腔的激光器发出的激光,是一种振幅和等相位面都在变化的高斯球面光波,简称高斯光束。它是在激光器产生的各种模式中最基本、应用最多的基模高斯光束。高斯光束经过薄透镜变换后仍为高斯光束。

    用于表征激光束的空间传播特性的是光束发散角,它是激光束方向性的量度,发散角越小,方向性越好。

    4、时间特性。从激光器的时间特性分类,可分为连续激光器和脉冲激光器。在几个加工技术中可对于打孔、点焊等加工部位局限于个别点,常采用脉冲或低重复频率激光器;对于切割缝、焊接缝、打标等呗加工时连续部位,常采用连续激光器或高重复频率激光器;而对于材料、尤其是金属材料的精密加工常采用飞妙级的超短脉冲激光器。

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