高功(gong)(gong)率(lv)激(ji)光(guang)(guang)(guang)加(jia)工過(guo)程(cheng)中，影響激(ji)光(guang)(guang)(guang)熱加(jia)工的(de)因(yin)素很多，對于(yu)激(ji)光(guang)(guang)(guang)束，其中主要是(shi)焦(jiao)點功(gong)(gong)率(lv)密度(du)、焦(jiao)斑形(xing)狀、光(guang)(guang)(guang)強分布(bu)和(he)焦(jiao)斑漂移等，這些參(can)數不僅與激(ji)光(guang)(guang)(guang)輸出功(gong)(gong)率(lv)有(you)關，而(er)且更依賴(lai)于(yu)光(guang)(guang)(guang)束模(mo)式的(de)分布(bu)和(he)穩定(ding)性(xing)。
按(an)照(zhao)激(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)束(shu)(shu)對激(ji)光(guang)(guang)加工(gong)的影響，可以(yi)把激(ji)光(guang)(guang)加工(gong)光(guang)(guang)束(shu)(shu)特(te)性參數分成三類：功(gong)率特(te)性（激(ji)光(guang)(guang)功(gong)率、功(gong)率密度、連續或脈沖(chong)）、光(guang)(guang)束(shu)(shu)特(te)性（光(guang)(guang)束(shu)(shu)模式(shi)、光(guang)(guang)束(shu)(shu)質量、異形光(guang)(guang)束(shu)(shu)）、焦點特(te)性（焦點大小、焦點位置(zhi)、焦深）。
這(zhe)些(xie)光(guang)(guang)束(shu)特性參(can)數并(bing)不(bu)是獨立的(de)(de)(de)(de)(de)，而(er)是相互影(ying)響(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)。同樣功(gong)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)激光(guang)(guang)束(shu)，光(guang)(guang)束(shu)質(zhi)量(liang)越(yue)好(hao)，聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)(dian)(dian)就越(yue)小(xiao)(xiao)，焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)功(gong)率(lv)密度(du)就越(yue)大。同一束(shu)激光(guang)(guang)，采用短焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)鏡(jing)，可得到較小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)(dian)(dian)和(he)較大的(de)(de)(de)(de)(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)(dian)(dian)功(gong)率(lv)密度(du)，但是造(zao)成像差大，鏡(jing)片加工困難，短聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)也容(rong)易造(zao)聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)鏡(jing)污染。采用長焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)距聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)鏡(jing)，可得到較大的(de)(de)(de)(de)(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)斑和(he)較長的(de)(de)(de)(de)(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)深，光(guang)(guang)斑偏移對激光(guang)(guang)加工的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)影(ying)響(xiang)(xiang)相對較小(xiao)(xiao)。光(guang)(guang)束(shu)質(zhi)量(liang)作為(wei)光(guang)(guang)束(shu)特性中(zhong)重要的(de)(de)(de)(de)(de)參(can)數之一，對光(guang)(guang)束(shu)能量(liang)分布、聚(ju)(ju)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)點(dian)(dian)(dian)大小(xiao)(xiao)、功(gong)率(lv)密度(du)大小(xiao)(xiao)等重要參(can)數有(you)很大影(ying)響(xiang)(xiang)，是評(ping)價激光(guang)(guang)制(zhi)造(zao)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵(jian)參(can)數，它不(bu)僅標(biao)志了激光(guang)(guang)制(zhi)造(zao)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)可加工能力，還對激光(guang)(guang)材料加工過程產生重要的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)。
任何(he)旋轉對(dui)稱的激光(guang)束具有(you)三個參數特點：光(guang)腰位置Z0、光(guang)束束腰半(ban)徑ω0和遠(yuan)場發散(san)角(jiao)(半(ban)角(jiao))θ0。
多(duo)種具(ju)有特征化的值(zhi)被用于描述(shu)激光(guang)束(shu)(shu)的質(zhi)(zhi)量(liang)：K因子、光(guang)束(shu)(shu)質(zhi)(zhi)量(liang)因子(M2)及光(guang)束(shu)(shu)參(can)(can)數積（BPP），這些特征值(zhi)通(tong)(tong)過簡單計算能相互(hu)直接轉換。光(guang)束(shu)(shu)參(can)(can)數積是θ0和ω0的乘積，在整個(ge)激光(guang)傳(chuan)輸區域守(shou)恒。例如，通(tong)(tong)過安裝透鏡或擴束(shu)(shu)鏡來(lai)(lai)改變光(guang)束(shu)(shu)直徑，將(jiang)會影響光(guang)束(shu)(shu)的發散(san)角。因此，光(guang)束(shu)(shu)參(can)(can)數積用來(lai)(lai)衡量(liang)光(guang)束(shu)(shu)聚焦能力(li)。只有在使(shi)用像差或孔徑效應的光(guang)學系統時才會影響外光(guang)路(lu)的光(guang)束(shu)(shu)參(can)(can)數積。
光束模式的測量方法
空(kong)間(jian)(jian)光(guang)(guang)束(shu)(shu)能量(liang)(liang)分(fen)布分(fen)析是一(yi)(yi)種測量(liang)(liang)方(fang)法(fa)，它(ta)把(ba)(ba)構成(cheng)光(guang)(guang)束(shu)(shu)的(de)所有變量(liang)(liang)合成(cheng)為(wei)一(yi)(yi)目了(le)然的(de)圖(tu)像。這(zhe)個方(fang)法(fa)適用于一(yi)(yi)切(qie)激光(guang)(guang)器，而(er)(er)不(bu)僅僅是CO2激光(guang)(guang)器。CO2激光(guang)(guang)器常(chang)用的(de)光(guang)(guang)束(shu)(shu)能量(liang)(liang)分(fen)布分(fen)析方(fang)法(fa)是丙烯(xi)酸模式燒蝕(shi)法(fa)。這(zhe)個方(fang)法(fa)把(ba)(ba)未聚焦的(de)光(guang)(guang)束(shu)(shu)引向一(yi)(yi)個丙烯(xi)酸靶塊，光(guang)(guang)束(shu)(shu)能量(liang)(liang)使丙烯(xi)酸材料(liao)氣化蒸發，而(er)(er)且焦斑輪廓與光(guang)(guang)束(shu)(shu)本身的(de)空(kong)間(jian)(jian)能量(liang)(liang)分(fen)布成(cheng)正比(bi)。材料(liao)氣化形成(cheng)的(de)輪廓描述了(le)激光(guang)(guang)束(shu)(shu)在照射丙烯(xi)酸靶塊過(guo)程中（一(yi)(yi)般持(chi)續若干秒(miao)）的(de)空(kong)間(jian)(jian)能量(liang)(liang)分(fen)布。
盡管(guan)這個(ge)方(fang)法(fa)已(yi)廣為應用，但是(shi)精(jing)(jing)度和重復精(jing)(jing)度在(zai)很大(da)程度上(shang)依(yi)賴于操作者的(de)技巧，還在(zai)車(che)間(jian)里(li)產(chan)生大(da)量的(de)易燃(ran)有毒(du)蒸(zheng)氣，必須抽吸(xi)出去。而(er)且(qie)，采用這個(ge)方(fang)法(fa)無(wu)法(fa)測量激光(guang)束在(zai)光(guang)路上(shang)的(de)瞬時(shi)反應，例如可能(neng)掩(yan)蓋了過程開始時(shi)的(de)變化。因(yin)此(ci)，模式燒蝕法(fa)只能(neng)算是(shi)近(jin)似描述激光(guang)光(guang)束的(de)性能(neng)。
在(zai)過去(qu)10年中開發出(chu)了一些(xie)效果(guo)各異(yi)的(de)(de)半電子診斷法(fa)(fa)，其中大(da)多(duo)數方法(fa)(fa)試(shi)圖(tu)對未聚焦的(de)(de)光(guang)(guang)束取(qu)樣，也(ye)就是(shi)將(jiang)一小部分有(you)代表性的(de)(de)光(guang)(guang)束引向某(mou)種傳感器(qi)，以此(ci)獲得主光(guang)(guang)束的(de)(de)空間能(neng)量(liang)分布圖(tu)。就高功率激光(guang)(guang)應用而論，取(qu)樣不是(shi)采(cai)(cai)用細(xi)小空心管上的(de)(de)微米級小孔(kong)，就是(shi)采(cai)(cai)用細(xi)金屬絲末端的(de)(de)小反(fan)射鏡，將(jiang)一小部分原始(shi)光(guang)(guang)束引向一個熱電式單元(yuan)素傳感器(qi)，然后由這個傳感器(qi)把吸(xi)收的(de)(de)能(neng)量(liang)轉換為比例電信號(hao)。
（來源：網絡，版(ban)權歸原(yuan)作者）
