激光从从很远地方射过来能量会变小吗?
回答是肯定的,原因有两个:
● 所有激光束发散,这会稀释它们的功率
● 激光穿过的材料会吸收和散射一部分激光能量
光束发散度衡量激光在经过其焦点时扩展的速度。
这并不是说激光扩张失去力量。只是功率分布在更大的表面上,导致功率密度较低。高功率密度在激光应用中至关重要,因为加热、熔化、焊接、蒸发、雕刻和切割的不仅仅是原始功率,而且是 集中功率。
发散的结果是激光传播的距离越远,其功率就会被稀释得越多,但可以将这种影响降到最低。
影响分歧的参数有:
● 光束质量 (高光束质量发散最小)
● 束腰半径(焦点处的光斑越小,发散度越大)
● 波长(波长越大发散越大)
由于吸收和散射导致的功率降低
除非激光穿过完美的真空,否则它会遇到可能吸收部分能量的粒子。
功率损失量取决于激光的波长和它穿过的材料类型。激光行进的距离越长,损失就越大。例如,我们可以查看大气透射率图表,它告诉我们大气允许哪些波长通过(100% 是最大值),以及哪些波长被吸收或散射(0% 表示完全不透明)。
图片来源:维基百科
光纤中的激光功率损耗
在光纤中,可以消除我们在前面部分提到的发散。这是将激光束传输到遥远位置的好方法,就像光纤通信一样。
虽然当激光在光纤中时发散被消除,但仍然存在由于吸收而造成的损失。对于该光纤使用的不同波长,大多数光纤制造商会以分贝每公里 (dB/km) 为单位列出此损耗因数。例如,对于 1300 nm 波长,多模光纤可能具有 1.5 dB/km 的衰减系数,这意味着每 2 公里,功率就会降低一半。