激光錫焊中激光光束特性2022-09-27
激光的方向性
1)光束方向性指標(biāo)——發(fā)散角θ
光束發(fā)散角θ是衡量光束從其中心向外發(fā)散程度的指標(biāo)，如下圖所示。通常把發(fā)散角的大小作為光束方向性的定量指標(biāo)。
2)激光束的發(fā)散角θ
普通光源向四面八方發(fā)散，發(fā)散角θ很大，例如點(diǎn)光源的發(fā)散角約為4π弧度。
激光束基本上可以認(rèn)為是沿軸向傳播的，發(fā)散角θ很小，例如氨-氖激光器發(fā)散角約為10-3弧度。
對(duì)比一下可以發(fā)現(xiàn)，激光束的發(fā)散角θ不到普通光源的萬(wàn)分之一。
使用激光照射距離地球約38萬(wàn)公里的月球，激光在月球表面的光斑直徑不到2公里。若換成看似平行的探照燈光柱射向月球，其光斑直徑將覆蓋整個(gè)月球。
激光的單色性
1)光束單色性指標(biāo)——譜線寬度△λ
光束的顏色由光的波長(zhǎng)（或頻率）決定，單一波長(zhǎng)（或頻率）的光稱為單色光，發(fā)射單色光的光源稱為單色光源，如氪燈、氦燈、氖燈、氫燈等。
真正意義上的單色光源是不存在的，它們的波長(zhǎng)（或頻率)總會(huì)有一定的分布范圍，如氖燈紅光的單色性很好，譜線寬度范圍仍有0.00001nm。
波長(zhǎng)（或頻率）的變動(dòng)范圍稱為譜線寬度，用△λ表示，如圖所示。通常把光源的譜線寬度作為光束單色性的定量指標(biāo)，譜線寬度越小，光源的單色性越好。
2)激光束的譜線寬度
普通光源單色性最好的是氪燈，其發(fā)射波長(zhǎng)為605.8nm,譜線寬度為4.7×10-4nm。波長(zhǎng)為632.8nm的氦氖激光器產(chǎn)生的激光譜線寬度小于10-8nm,其單色性比氪燈的好105倍。
由此可見(jiàn)，激光束的單色性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)任何一種單色光源。
激光的相干性
1)光束相干性指標(biāo)——相干長(zhǎng)度L
兩束頻率相同、振動(dòng)方向相同、有恒定相位差的光稱為相干光。
光的相干性可以用相干長(zhǎng)度L來(lái)表示，相干長(zhǎng)度L與光的譜線寬度△λ有關(guān)，譜線寬度△λ越小，相干長(zhǎng)度L越長(zhǎng)。
2)激光束的相干長(zhǎng)度
普通單色光源如氖燈、納光燈等的譜線寬度在10-3~10-2nm范圍，相干長(zhǎng)度在1mm到幾十厘米的范圍。氦氖激光器的譜線寬度小于10-8nm,其相千長(zhǎng)度可達(dá)幾十千米。
由此可見(jiàn)，激光束的相干性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)任何一種單色光源。
激光的高亮度
1)光束亮度指標(biāo)——光功率密度
光束亮度是光源在單位面積上向某一方向的單位立體角內(nèi)發(fā)射的功率，簡(jiǎn)述為光功率/光斑面積，單位為w/cm2。由此可以看出，光束亮度實(shí)際上是光功率密度的另外一種表述形式。
2)激光束的光斑面積小
激光束總的輸出功率雖然不大，但由于光束發(fā)散角小，其亮度也高。例如，發(fā)散角從180°縮小到0.18°，亮度就可以提高100萬(wàn)倍，如圖所示。
總結(jié)來(lái)說(shuō)，激光光束的特性就是單色性好，相干性好，方向性好，亮度高等四大特性，俗稱三好一高。激光光束特性造就了激光錫焊的大部分優(yōu)勢(shì)。
看了這篇文章你了解了激光光束特性嗎？
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