連續與準連續激光器檢測技術指南

1. 引言

• 連續激光器：輸出功率穩定，無間斷（如光纖激光器、CO?激光器）。
• 準連續激光器：高頻脈沖輸出（kHz-MHz范圍），脈沖寬度在μs-ms量級，平均功率接近連續模式（如QCW固體激光器）。

2. 核心檢測項目

（1）功率/能量特性檢測

• 連續激光器：
  • 平均功率穩定性：通過功率計（如Ophir Nova II）在額定工作時間（≥30分鐘）內監測波動值，標準要求通常＜±2%。
  • 光束功率分布：使用光束質量分析儀（M²分析儀）評估功率分布的均勻性。
• 準連續激光器：
  • 單脈沖能量與穩定性：高速光電探測器（如Thorlabs APD430A）配合示波器測量脈沖能量離散度（要求＜±5%）。
  • 峰值功率計算：根據脈沖能量、寬度（公式：?peak=?pulse?pulsePpeak?=tpulse?Epulse??）驗證是否超限。

（2）時間特性檢測（QCW專用）

• 脈沖寬度（Pulse Duration）：使用快速光電二極管（響應時間＜1ns）和示波器捕捉脈沖波形，避免因上升/下降沿畸變影響加工精度。
• 重復頻率一致性：頻率計檢測實際值與設定值偏差（典型容差±0.1%）。

（3）光譜特性檢測

• 中心波長與線寬：光譜儀（如Yokogawa AQ6370D）測試，確保波長偏移＜±1nm（尤其對光纖激光器關鍵）。
• 模式競爭抑制（多模激光器）：觀察光譜是否存在異常峰，判斷模式穩定性。

（4）光束質量檢測

• M²因子：通過聚焦光束測量束腰半徑和發散角，計算M²值（理想值=1，工業激光器通常＜1.5）。
• 光斑橢圓度：CCD相機成像分析光斑對稱性，橢圓度＞90%為合格。

（5）熱管理檢測

• 散熱性能：
  • 連續激光器：記錄長時間運行（≥8小時）下功率衰減率（應＜3%）。
  • 準連續激光器：監測占空比（Duty Cycle）對溫升的影響，避免過熱導致波長漂移。

3. 關鍵檢測設備清單

4. 安全與合規性檢測

• 激光安全等級：依據IEC 60825-1進行分級（Class 1~4），檢測發散角、標稱眼危害距離（NOHD）。
• 防護裝置有效性：驗證緊急停機、聯鎖裝置的響應時間（＜100ms）。

5. 常見問題與解決方案

1. 連續激光器功率漂移：
   • 原因：制冷系統故障或電源波動。
   • 方案：增加實時閉環功率反饋控制。
2. QCW脈沖能量不穩定：
   • 原因：泵浦源電流波動或晶體熱透鏡效應。
   • 方案：優化驅動電路PID參數，采用主動溫控。

6. 總結

• IEC 60825-1:2014 《激光產品安全標準》
• 《激光工程技術手冊》（機械工業出版社）