[发明专利]一种激光光斑尺寸的测算方法

说明书

本发明涉及一种激光光斑尺寸的测算方法，属于光学测量技术领域。该方法包括：用激光束辐照置于待测靶面位置的探测材料的表面得到第一烧蚀斑。改变辐照激光能量并于探测材料的表面获得除第一烧蚀斑以外的多个烧蚀斑以获得激光烧蚀斑尺寸与辐照激光能量之间的对应关系。基于探测材料表面的烧蚀斑尺寸与辐照激光能量的理论关系式对所得的对应关系进行拟合，拟合曲线方程中代表ω的数据即为待测的激光光斑尺寸。该方法操作简单快捷，测量可靠，对测定条件要求较低，特别适用于短焦透镜聚焦下多种不同位置靶面激光光斑的测量。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，且特别涉及一种激光光斑尺寸的测算方法。

背景技术

激光光斑尺寸是标志激光器性能的重要参数，也是激光器在应用中的重要参量。在工业上的金属精加工，在医疗上的激光缝合技术，在军事上的激光定位等应用都要依靠调节激光光斑尺寸和能量参数。特别地，在工业上用激光对工件材料表面刻蚀、激光熔覆等材料加工应用时，通常需要采用短焦透镜对较高功率的激光束进行聚焦，且工件所在加工平面与聚焦透镜间距离经常变化，而两者相对位置的变化会导致激光光斑变化，不同尺寸的激光光斑对加工试样精度、形状及性能等产生较大影响。因此，对激光尺寸的精确测定非常有意义。

目前常用的激光光斑尺寸测量方法有CCD法和刀口法等。

CCD法，用线阵式CCD器件作为光探测器，通过对拍摄的光斑图像进行数据分析处理进而求出光斑尺寸。该方法虽然精度高，但对设备实验条件要求高，且该方法不适用于较高功率、短焦透镜聚焦激光光束光斑尺寸测量。

刀口法，在激光截面上，利用刀口以恒定移动速度扫描光斑，并由探测器测量激光经过刀口后的能量/功率，得到光能量/功率随位移变化的分布曲线，从而找到激光光斑尺寸。该方法需要精密电机驱动扫描，否则调整过程难度大，且较高功率密度强激光长时间辐照对刀刃易造成损伤而影响测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光光斑尺寸的测算方法，该方法操作简单快捷，测量可靠，对测定条件要求较低，特变适用于短焦透镜聚焦下多种不同位置靶面激光光斑的测量。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种激光光斑尺寸的测算方法，包括以下步骤：用激光束辐照置于待测靶面位置的探测材料的表面得到第一烧蚀斑。

改变辐照激光能量并于探测材料的表面获得除第一烧蚀斑以外的多个烧蚀斑以获得激光烧蚀斑尺寸与辐照激光能量之间的对应关系。

基于探测材料表面的烧蚀斑尺寸与辐照激光能量的理论关系式对所得的对应关系进行拟合，拟合曲线方程中代表ω的数据即为待测的激光光斑尺寸。

进一步地，激光束为脉冲激光或可调制连续激光。

进一步地，激光束的激光波长为300-1200nm。

进一步地，探测材料为激光易烧蚀材料。

更进一步地，探测材料包括相纸、铝箔或铝反射镜。

进一步地，改变辐照激光能量是通过改变与辐照激光能量成线性比例关系的参数实现。

更进一步地，参数包括激光能量、激光脉冲持续时间或激光输入电流。

进一步地，拟合采用Matlab软件进行。

本申请提供的激光光斑尺寸的测算方法的有益效果包括：