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半導(dǎo)體激光器光斑大小與什么有關(guān)?

半導(dǎo)體激光器應(yīng)用在非常多的領(lǐng)域,在激光錫焊這一塊也有非常突出的表現(xiàn),光斑的大小也焊接質(zhì)量的好壞。那么半導(dǎo)體激光器的光斑大小是由什么決定的呢?來(lái)了解一下吧。

半導(dǎo)體激光器的光斑大小與以下因素有關(guān):

內(nèi)部因素

發(fā)射波長(zhǎng):波長(zhǎng)越短,光斑越小。因?yàn)槎滩ㄩL(zhǎng)光的衍射極限更高,在空間中擴(kuò)散得更慢。

光束模式:基模光束的光斑最小,隨著模式階數(shù)增加,光斑逐漸增大,如 TEM00 模的光斑小于 TEM10、TEM20 等高階模的光斑。

增益介質(zhì)性質(zhì):增益介質(zhì)的增益飽和度高,可產(chǎn)生更窄的光斑,因其能減弱激光束的衍射。此外,介質(zhì)的折射率和增益分布也會(huì)影響光斑,折射率不均勻或增益分布不均,會(huì)使光斑變形、變大。

泵浦條件:泵浦功率越高,光斑往往越大。泵浦模式不同,產(chǎn)生的光斑形狀也不同,如側(cè)面泵浦和端面泵浦,所產(chǎn)生的光斑在形狀和大小上會(huì)有差異。

光學(xué)系統(tǒng)因素

光學(xué)部件:透鏡的焦距和光闌的孔徑是關(guān)鍵。焦距短的透鏡可使光斑變小,光闌孔徑小則限制光束通過(guò)范圍,使光斑變小,但會(huì)降低光功率。

腔諧振器:其尺寸和形狀影響光斑大小和模式。較小的諧振腔尺寸,會(huì)使光斑變大;不同形狀的諧振腔,如圓形、矩形等,也會(huì)使光斑呈現(xiàn)不同形狀和大小。

外部因素

傳播距離:在自由空間傳播,距離越遠(yuǎn),光斑越大,因?yàn)榧す馐鴷?huì)逐漸發(fā)散。

傳播介質(zhì):若介質(zhì)折射率不均勻,如大氣中溫度、濕度變化導(dǎo)致的折射率變化,光線會(huì)折射和散射,使光斑大小和形狀改變;含有霧、灰塵等顆粒的介質(zhì),對(duì)光的散射作用強(qiáng),會(huì)使光斑變大、邊界模糊。

熱效應(yīng):激光器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量,會(huì)引起增益介質(zhì)折射率變化,還可能導(dǎo)致諧振腔變形等,從而影響光斑大小和穩(wěn)定性,一般通過(guò)散熱和溫度控制來(lái)減小影響。


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