浅谈激光器基础知识

它是如何工作的?

激光产生高度相干、定向的单色光束。任何激光器的基本结构都是基于包含在多个反射器之间的活性介质(气体或半导体)。激光的反射器通过在介质中反复振荡来容纳光，从而使用一种称为受激发射的过程使能量在每次通过时相干积累。激光辐射由于组件中的部分反射镜而逃逸。这种光可以用于各种应用，包括医疗设备、娱乐投影仪、动态测量传感、激光制造、定位和机器视觉。

激光器的技术指标

光束直径：光束直径是指在激光器外壳出射面测量的激光束的直径。光束直径可以用几种不同的方式定义，对于高斯光束，通常用1/e2宽度来描述。/e2宽度是强度为最大强度值的1/e2=0.135倍的边缘分布上的两个点之间的距离。

光束发散：假设激光束是准直的，但它们总有一定的发散程度。光束发散度定义了光束在离光学孔径越来越远的距离上发散的程度。光束发散度由全角度定义。在激光二极管中，由于存在散光，光束发散度用两个值指定。在这种情况下，需要指定光束发散的方向。图1显示了激光二极管的结构，并展示了离开激光器发射区域的光束的发散性。

图1：激光二极管的结构导致通常与激光二极管相关的椭圆光束形状

扇形角：扇形角是由附件线条或图案生成器产生的角度。图2显示了如何计算激光二极管模块线发生器的扇形角。

图2：激光二极管模块线路发生器扇形角

输出功率：指定的输出功率是光束离开激光器外壳后激光的最大功率值。换言之，在通过激光器外壳外部的任何光学器件之前对功率进行额定。所述数值通常在+/-10%范围内。光强度通常具有高斯分布，这意味着强度在光束中心最高，并径向向外消散。

等级：这是所有激光产品所需的CDRH(设备和放射卫生中心)警告标签。类别名称对应于在特定波长下从激光器发射的激光辐射的最大量。

可检测性/可见性：激光光斑的可见性(当用眼睛或其他检测器观察时)取决于信噪比(SNR)。SNR是激光器的信号功率与来自背景非激光照明的噪声的比率。较高的SNR值意味着激光光斑更容易被检测到。对于视觉应用，激光波长越接近550nm(绿色)，就会显得越亮。在探测器应用中，使用滤波来提高SNR是有益的，也许还可以使用透镜来限制视野。激光波长应选择为与探测器的响应度最佳匹配。图3显示了眼睛对不同波长的相对灵敏度。

图3：视觉的相对灵敏度

寿命：电源应选择在尽可能低的电压下运行，以延长激光器的寿命。建议使用散热器，如果工作电压接近最大电压，则必须使用散热器。将二极管保持在工作温度范围的低端也可以延长激光器的寿命。二极管模块通常具有10000至20000小时的寿命。

审核编辑 黄宇