了解利用光束控制技術(shù)的激光束系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，更具體地說(shuō)，將光束轉(zhuǎn)向裝置與激光器配對(duì)對(duì)于系統(tǒng)設(shè)置非常重要。設(shè)置過(guò)程中最關(guān)鍵的一個(gè)方面是將光束轉(zhuǎn)向裝置的通光孔徑與激光束尺寸對(duì)齊。這通常會(huì)引發(fā)光束尺寸和光圈之間的問(wèn)題，我將在本文中進(jìn)行剖析，并幫助您進(jìn)行正確的計(jì)算。

設(shè)置激光和光束轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最常見(jiàn)的誤解之一是透明光圈值應(yīng)等于最大允許激光束尺寸。重要的是要注意，通光孔徑是光學(xué)元件的參數(shù)，其中光學(xué)性能嚴(yán)格限定在該孔徑內(nèi)。清晰光圈之外的光學(xué)性能未指定，超出此邊界的顯著照明不僅會(huì)導(dǎo)致功率損耗，還會(huì)導(dǎo)致光學(xué)器件執(zhí)行以下操作：

1.由于過(guò)熱而導(dǎo)致的光學(xué)元件變形

2.折射率隨溫度的變化（僅透射光學(xué)）

3.涂層和基材之間的分層

4.Stray燈可能會(huì)損壞系統(tǒng)的其他組件

通常，激光器發(fā)射具有高斯分布的圓形光束。通過(guò)應(yīng)用光束整形技術(shù)，高斯分布可以轉(zhuǎn)換為均勻分布（Top Hat），輸出光束形狀為正方形，矩形等。統(tǒng)一參數(shù)的光束大小很簡(jiǎn)單（見(jiàn)下圖）。同時(shí)測(cè)量高斯分布的光束直徑更主觀，并且嚴(yán)重依賴于所遵循的方法。用于報(bào)告高斯光束尺寸的一些不同標(biāo)準(zhǔn)包括：D4σ、10/90或20/80刀口，1 / e2，F(xiàn)WHM和D86。其中1 / e2和FWHM（半高全寬）最常用。理解激光束輪廓和光束尺寸是重要的，因?yàn)橄嗤募す馐鴮⒏鶕?jù)其定義具有不同的光束尺寸。

那么，當(dāng)不同的光束尺寸應(yīng)用于相同的光圈時(shí)會(huì)發(fā)生什么？非常簡(jiǎn)單，如下圖所示—當(dāng)激光束溢出透明孔徑時(shí)，激光束的外環(huán)部分將被夾住。這將我們帶到下一個(gè)問(wèn)題，適用于某個(gè)通光孔徑的光束直徑是多少？

通過(guò)深入研究數(shù)學(xué)方程并使用由1 / e2定義的光束尺寸的典型高斯光束作為示例，我們可以確保由于光束削波導(dǎo)致的功率損耗<1％。見(jiàn)下面的公式：

因此，孔徑上的入射光束直徑應(yīng)為：

使用高斯光束作為示例，但在這種情況下，光束尺寸在FWHM下定義。為確保光束削波造成的功率損耗<1％，通光孔應(yīng)至少比1 / e2光束尺寸大1.07倍; 當(dāng)功耗損失<5％，通光孔應(yīng)為1.22; 當(dāng)功率損耗<0.1％，通光孔應(yīng)為1.86。

值得注意的是，由于由1 / e2定義的激光束尺寸值大約是FWHM定義的直徑的1.7倍，因此可以從上述示例中計(jì)算出適當(dāng)?shù)墓馐叽绾屯该骺讖奖取?/span>

例如，孔徑上的入射FWHM光束直徑應(yīng)為：

要清楚的另一點(diǎn)是輸入激光束尺寸與通光孔徑完全相同的典型誤解。應(yīng)用相同的公式，并假設(shè)光束大小由1 / e2定義，您有可能削減13.5％的功率。值得注意的是，從鏡子上掉落的電量不僅會(huì)導(dǎo)致加熱、分層、燃燒涂層和散射光，正如前所述那樣，而且還會(huì)沉積在掃描頭外殼內(nèi)的內(nèi)部部件上或被DFM鏡頭固定環(huán)（帶膠）和DFM鏡頭固定器吸收。在任何一種情況下，這將在集成期間對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)造成重大損害，并且在使用高功率激光器時(shí)尤其重要。

最后但并非最不重要的是，上述計(jì)算假設(shè)完美對(duì)齊。如果出現(xiàn)實(shí)際對(duì)齊錯(cuò)誤，應(yīng)考慮保留一些邊距。

總之，始終記住輸入光束尺寸和通光孔徑尺寸的定義是不一樣的。如果這是錯(cuò)誤的，它可能會(huì)導(dǎo)致意外的電源削波，這會(huì)在集成過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響，如故障甚至系統(tǒng)爆炸。當(dāng)用戶從我們這里購(gòu)買激光束轉(zhuǎn)向解決方案時(shí)，我們提供清晰的光圈信息，而激光束尺寸的定義應(yīng)該附帶激光的規(guī)格表。此外，激光規(guī)格表還可能提供激光對(duì)準(zhǔn)規(guī)格，例如激光輸出位置和指向誤差。如果未提供，請(qǐng)務(wù)必與激光制造商聯(lián)系以確認(rèn)這些參數(shù)以獲得最佳性能。在多個(gè)應(yīng)用程序中測(cè)試并成功集成了不同的系統(tǒng)后，我們可以保證這些建議有助于消除混淆并防止未來(lái)的損害。

1.一些激光器可能具有與高斯分布緊密匹配的中心輻照度分布，但在機(jī)翼中還包含額外的輻照度“波瓣”。在高功率下，這些波瓣可能很重要，必須加以考慮。