激光光学资源指南：一文读懂激光系统的12个核心参数

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波长决定了激光与材料的“互动方式”。

• 材料加工： 不同材料对不同波长的吸收率天差地别。

• 精度控制： 短波长（如UV）聚焦光斑更小，热影响区极小，适合精密加工；但成本较高且易损。

• 环境影响： 在遥感或医疗应用中，还需考虑大气干扰或皮肤组织的吸收特性。

这是衡量激光“劲儿”有多大的指标。

• 连续波 (CW) 激光器： 看光功率输出（瓦特 W）。

• 脉冲激光器： 看平均功率和脉冲能量（焦耳 J）。

划重点： 脉冲能量与平均功率成正比，与重复率成反比。

即脉宽。通常定义为激光达到最高光学功率一半 (FWHM) 所用的时间。

• 超快激光： 皮秒 (10⁻¹²s) 甚至阿秒 (10⁻¹⁸ s) 级别，加工精度极高。

每秒发射多少个脉冲。

• 热效应： 重复率越高，材料受热越快，因为热弛豫时间变短了。

• 权衡： 记住，重复率越高，单脉冲能量通常会越低（在平均功率不变的情况下）。

通常定义在1/e²宽度处（强度降至最大值13.5%的点）。

• 系统成本： 光束越粗，需要的光学元件尺寸就越大，成本越高。

• 主要矛盾： 减小直径虽然省钱，但会显著增加功率密度，可能导致元件损伤。

单位面积上的能量。

• 系统内部： 我们希望密度低一点，防止烧坏镜片或电离空气（这也是为什么常用扩束镜来增大光束直径）。

• 系统输出： 在切割或焊接端，我们希望密度高一点，以确保加工效率。

光束横截面的强度分布。

• 高斯光束： 能量集中在中心，峰值强度高。

• 平顶光束： 能量分布均匀，适合表面处理。

• 现实情况： 没有完美的理想光束，通常用 因子来衡量实际光束与理想高斯光束的差异。

激光不是绝对平行的，它总会发散。

• 长距离应用： 如激光雷达（LiDAR），发散度是核心指标。

• 控制方法： 增大光束腰直径，可以有效降低发散度（扩束镜的又一妙用）。

聚焦透镜焦点处的光束直径。

• 目标： 在微加工和手术中，我们追求极小的光斑，以获得极高的功率密度和精细的特征。

• 技巧： 使用非球面透镜代替球面透镜，可以减少球差，获得更小的焦斑。

从最后一个光学元件到焦点的物理距离。

• 医疗应用： 通常很短。

• 遥感/雷达： 范围极广。