有一些
激光設(shè)備針對(duì)對(duì)準(zhǔn)目的進(jìn)行了
優(yōu)化。通常,此類設(shè)備包含具有低或中等輸出功率和高光束質(zhì)量的可見
激光器。例如,它可以是紅色或藍(lán)色激光二極管或綠色倍頻二極管泵浦固態(tài)激光器。
0?t!tugG Xc5[d`] 輸出光束形狀、光斑尺寸和光束發(fā)散度 YKvFZH) Sb[rSczS~ 準(zhǔn)直激光器可以具有不同形狀的輸出光束。最常見的有以下幾種:
7\U1K^q ·點(diǎn)激光器(或點(diǎn)激光器)用于標(biāo)記單個(gè)點(diǎn)。
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< ·線激光器發(fā)射的光束在一個(gè)方向上基本上是拉長(zhǎng)的,投射出狹窄的直線。這里,張角是一個(gè)額外的重要
參數(shù)。
~K],hi^<P ·十字激光(或十字準(zhǔn)線激光)產(chǎn)生兩條垂直線。
=-pss 47 還可以使用其他配置,例如用于投影兩條或更多條平行線(有時(shí)稱為多線激光)或斑點(diǎn)圖案(例如用一些衍射
光學(xué)器件生成)。一些供應(yīng)商提供多種投影模式選擇。
z?"5="D 點(diǎn)激光器通常發(fā)射準(zhǔn)直 高斯光束,表現(xiàn)出盡可能小的(衍射限制)光束發(fā)散度,這取決于波長(zhǎng)和光束半徑。對(duì)于涉及小距離的應(yīng)用,人們可能更喜歡光束半徑較小的設(shè)備,但瑞利長(zhǎng)度(光束面積加倍時(shí)距焦點(diǎn)的距離)相對(duì)較短。例如,光束半徑為 0.5 mm,波長(zhǎng)為 635 nm,瑞利長(zhǎng)度僅為 1.24 m。通過將光束半徑增加到 3 mm,可以將瑞利長(zhǎng)度增加到 44.5 m。
aLXA9? 通常,輸出光束將被近似準(zhǔn)直,在激光輸出處具有近似平坦的波前。一些裝置具有用于聚焦的調(diào)節(jié)旋鈕,使得例如可以將光束焦點(diǎn)放置在距激光器一定距離處,從而實(shí)現(xiàn)稍長(zhǎng)的范圍,在該范圍內(nèi)光束半徑近似恒定。
cuk2\> Xl 普通的邊發(fā)射激光二極管具有很強(qiáng)的不對(duì)稱輸出,形成具有高光束質(zhì)量的對(duì)稱輸出光束并非易事。因此,低成本準(zhǔn)直激光器可能會(huì)表現(xiàn)出光束輪廓的一些缺陷。有一些基于垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL) 的解決方案,它自然會(huì)發(fā)射高質(zhì)量的圓形光束。
j)IK 對(duì)于十字激光和線激光,或者對(duì)于其他圖案,當(dāng)然存在固有問題,即特征尺寸隨著
光源張角的距離的增加而增加。然而,通常這樣的對(duì)準(zhǔn)裝置無(wú)論如何僅用于或多或少固定的工作距離。
y!!+IeReS n8G#TQrAE 準(zhǔn)直激光器的應(yīng)用 =3SL&
:8 c)6Y.[). 準(zhǔn)直激光器在工業(yè)和軍事中的一些典型應(yīng)用示例:
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kq>>?T= · 點(diǎn)激光可以在激光鉆孔機(jī)即將鉆孔的工件上標(biāo)記一個(gè)點(diǎn),或者激光打標(biāo)機(jī)將產(chǎn)生一些圖案。為此,可見對(duì)準(zhǔn)光束必須與加工光束精確對(duì)準(zhǔn)。
c8"I]Qc7 · 類似的裝置用于軍事目的,例如支持槍支瞄準(zhǔn)。
j*:pW;)^ · 紅外自由空間光通信系統(tǒng)可能需要使用可見激光束進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)。
kdYl>M · 點(diǎn)激光器可用于對(duì)準(zhǔn)機(jī)器,例如旋轉(zhuǎn)軸的位置。
UXk8nH · 與位置敏感探測(cè)器結(jié)合使用,可以準(zhǔn)確監(jiān)控設(shè)備的微小移動(dòng)。
5!ReW39c; · 當(dāng)構(gòu)建紅外 體激光器或光學(xué)參量振蕩器時(shí),可見光準(zhǔn)直激光器可以極大地幫助找到激光諧振腔的初始近似對(duì)準(zhǔn)。
:M[E-j; · 線激光可以指示紡織機(jī)將在何處切割織物、鋸將在何處撞擊某塊木頭等。
rw\4KI@ L · 十字激光還可用于指示垂直方向,例如用于切割矩形塊。
}Rux<=cd| wD,F=O 輸出功率 }lb.3fqiA V!<#E)-?< 許多準(zhǔn)直激光器具有相對(duì)較低的光功率,約為1 mW 或更低,可能屬于最低的激光安全等級(jí)1。然而,也可以使用其他裝置來(lái)發(fā)射更高的功率,例如數(shù)百毫瓦。在這種情況下,直接射到人眼的光束必須被視為危險(xiǎn)的,并且必須相應(yīng)地使用激光。
l*m|b""].u t+(CAP|, 激光波長(zhǎng)和帶寬 tl^[MLQa 0\~Zg 許多準(zhǔn)直激光器具有紅色輸出,僅僅是因?yàn)榧t色激光二極管性能良好且價(jià)格低廉。但請(qǐng)注意,人眼的靈敏度對(duì)于較長(zhǎng)的波長(zhǎng)會(huì)急劇下降。因此,例如,發(fā)射 670 nm 的激光的可見度將比發(fā)射 635 nm 的激光低得多。兩者都明顯低于綠色激光,例如 532 nm。這個(gè)方面可能很重要,例如當(dāng)盡管環(huán)境光明亮但仍需要看到對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)和/或如果激光功率例如由于激光安全考慮而受到強(qiáng)烈限制。
+tN-X'u## 對(duì)準(zhǔn)光束的可見性可能不是唯一的問題。例如,如果對(duì)準(zhǔn)光束需要與某些其他激光束疊加并通過某些
光學(xué)系統(tǒng)發(fā)送,則由于介電涂層或色差的問題,某些波長(zhǎng)可能不合適。
Rt:PW}rFf 還有紅外準(zhǔn)直激光器,例如與軍事夜視設(shè)備結(jié)合使用,或用于對(duì)準(zhǔn)激光諧振器。
7:j #1N[p 準(zhǔn)直激光器的發(fā)射帶寬(線寬)與其產(chǎn)生干擾散斑圖案的傾向相關(guān)。不幸的是,許多準(zhǔn)直激光器的帶寬非常小,導(dǎo)致某些材料產(chǎn)生強(qiáng)烈的散斑效應(yīng)。此外,例如當(dāng)光束穿過玻璃板時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的干涉效應(yīng)。
gwYd4 M{4_BQ4$ 波束方向的穩(wěn)定性 ]Ojt3)fB x+TNF>%'D 通常,人們應(yīng)該期望準(zhǔn)直激光器具有相當(dāng)穩(wěn)定的光束位置,即低光束指向波動(dòng)并且沒有由一定量的機(jī)械沖擊引起的光束方向的顯著變化。然而,盡管這些特性在某些應(yīng)用中具有潛在的重要性,但許多供應(yīng)商并未提供這些特性的規(guī)格。
hW+Dko(s 注意,由于通常相當(dāng)小焦距在所使用的準(zhǔn)直光學(xué)器件中,即使準(zhǔn)直
透鏡相對(duì)于激光二極管輸出發(fā)生非常微小的位移,也會(huì)導(dǎo)致光束方向發(fā)生顯著變化。例如,這種位移可能由熱膨脹效應(yīng)或機(jī)械沖擊引起。因此,適當(dāng)?shù)臋C(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)于輸出光束的穩(wěn)定性至關(guān)重要。