Perfilador de rayo láser
Un perfilador de rayo láser captura, muestra y registra el perfil de intensidad espacial de un rayo láser en un plano particular transversal a la trayectoria de propagación del rayo. Dado que existen muchos tipos de láseres: ultravioleta , visible , infrarrojo , de onda continua , pulsado, de alta potencia, de baja potencia, existe una variedad de instrumentos para medir los perfiles del rayo láser. Ningún perfilador de rayo láser puede manejar todos los niveles de potencia, duración de pulso, frecuencia de repetición, longitud de onda y tamaño de rayo.
Se desarrollaron instrumentos y técnicas para obtener las características del haz enumeradas anteriormente. Éstos incluyen:
A partir de 2002 [actualizar], los sistemas comerciales de medición con filo de cuchillo cuestan entre $ 5,000 y $ 12,000 USD y los perfiladores de vigas CCD cuestan entre $ 4,000 y $ 9,000 USD. [1] El costo de los perfiladores de haces CCD se ha reducido en los últimos años, principalmente debido a los menores costos de los sensores CCD de silicio, y desde 2008 [actualizar]se pueden encontrar por menos de $ 1000 USD.
El ancho del rayo es la característica más importante de un perfil de rayo láser. Al menos cinco definiciones de ancho de haz son de uso común: D4σ, 10/90 o 20/80 filo de cuchillo, 1 / e 2 , FWHM y D86. El ancho del haz D4σ es la definición estándar de ISO y la medición del parámetro de calidad del haz M 2 requiere la medición de los anchos D4σ. [2] [3] [4] Las otras definiciones proporcionan información complementaria a la D4σ y se utilizan en diferentes circunstancias. La elección de la definición puede tener un gran efecto en el número de ancho de haz obtenido, y es importante utilizar el método correcto para cualquier aplicación dada. [5] Los anchos D4σ y del filo de la cuchilla son sensibles al ruido de fondo en el detector, mientras que el 1 / e2 y los anchos FWHM no lo son. La fracción de la potencia total del haz comprendida por el ancho del haz depende de la definición que se utilice.
El parámetro M 2 es una medida de la calidad del haz; un valor de M 2 bajo indica una buena calidad de haz y capacidad para enfocarse en un punto estrecho. El valor M es igual a la relación entre el ángulo de divergencia del haz y el de un haz gaussiano con el mismo ancho de cintura D4σ . Dado que el haz de Gauss diverge más lentamente que cualquier otra forma de haz, el parámetro M 2 es siempre mayor o igual a uno. En el pasado se han utilizado otras definiciones de la calidad de la viga, pero la que utiliza anchos de segundo momento es la más comúnmente aceptada. [6]
La calidad del haz es importante en muchas aplicaciones. En las comunicaciones por fibra óptica, se requieren haces con un M 2 cercano a 1 para el acoplamiento a la fibra óptica monomodo . Los talleres de máquinas láser se preocupan mucho por el parámetro M 2 de sus láseres porque los rayos se enfocarán en un área que es M 4 veces más grande que la de un rayo gaussiano con la misma longitud de onda y ancho de cintura D4σ antes de enfocar; en otras palabras, la fluencia se escala como 1 / M 4 . La regla general es que M 2 aumenta a medida que aumenta la potencia del láser. Es difícil obtener una calidad de haz excelente y una potencia media alta (100 W a kW) debido a la lente térmica en el medio de ganancia del láser .
