大功率激光器发射性能测试系统的研究

论文摘要

当前随着激光及光电技术的广泛应用,很多领域对激光器的质量要求越来越高,需要对衡量激光器质量的技术参数进行测量,本论文研究的是大功率激光光束基本参数测量系统,对激光能量、功率、功率密度和发散角的测试方法进行了详细研究。激光加工技术作为一种有效的加工手段,在国内外得到了迅速的发展。特别是近十年来,大功率激光器在工业生产及科学研究中已获得日益广泛的应用,如激光切割、焊接、表面热处理等。从加工应用的角度,激光功率、光束的模结构与聚焦光斑形态等参数对加工质量都起着决定性的作用,所以对大功率激光器参数的测量就显得非常重要。本文首先对激光加工技术做了简要介绍。接着第二章介绍了激光的基本原理、特性和常用的激光光束质量评价参数。第三章详细论述了激光光束各个参数的测量方法。第四章采用光电法完成了激光功率计的设计,并对一个激光器的功率进行了测量。论文最后进行了总结并提出了有待进一步完成的问题及下一步研究的目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 激光加工技术简介
• 1.3 激光技术的发展前景
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 激光的原理
• 2.1 激光的基础知识
• 2.1.1 能级
• 2.1.2 自然光的产生
• 2.1.3 产生激光的理论基础
• 2.1.4 激光器的特性
• 2.2 常用的激光光束质量评价参数的特性分析
• 2.2.1 远场发散角
• 2.2.2 焦斑尺寸
• 2.2.3 衍射极限倍数β因子
• 2 因子'>2.2.4 M²因子
• 2.2.5 Strehl 比
• 2.2.6 环围能量（功率）比BQ 值
• 2.2.7 结论
• 2.3 本章小结
• 第三章 激光器发射性能测试的基本原理
• 3.1 激光能量和功率的测量
• 3.1.1 测量激光能量和功率的方法概述
• 3.1.2 高能激光能量和功率的直接测量技术
• 3.1.3 光束取样技术
• 3.2 功率密度的测量
• 3.3 发散角的测量
• 3.3.1 测量激光束发散角的概述
• 3.3.2 焦斑法测量激光发散角原理
• 3.3.3 光束半径的定义
• 3.3.4 光束半径的测量方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 激光功率计的设计
• 4.1 原理框图
• 4.2 光电传感器
• 4.3 调理电路模块
• 4.3.1 前置放大
• 4.3.2 可控增益放大电路
• 4.3.3 跟随电路
• 4.4 信号采集模块
• 4.4.1 基本操作及时序
• 4.4.2 A/D 与单片机的连接图
• 4.5 液晶显示模块
• 4.5.1 液晶显示模块概述
• 4.5.2 接口时序
• 4.5.3 液晶屏与单片机连接图
• 4.6 AVR 单片机及外围电路
• 4.6.1 AVR 简介
• 4.6.2 ATMEGA16 简介
• 4.6.3 ATMEGA16 外围电路设计
• 4.7 功率计的标定
• 4.8 软件设计
• 4.8.1 软件开发环境
• 4.8.2 总体软件设计
• 4.9 本章小结
• 第五章 实验结果
• 5.1 用于标定的功率计介绍
• 5.2 功率测量结果
• 结论
• 致谢
• 参考文献