了解利用光束控制技術的激光束系統(tǒng)的設計，更具體地說，將光束轉向裝置與激光器配對對于系統(tǒng)設置非常重要。設置過程中最關鍵的一個方面是將光束轉向裝置的通光孔徑與激光束尺寸對齊。這通常會引發(fā)光束尺寸和光圈之間的問題，我將在本文中進行剖析，并幫助您進行正確的計算。

設置激光和光束轉向系統(tǒng)最常見的誤解之一是透明光圈值應等于最大允許激光束尺寸。重要的是要注意，通光孔徑是光學元件的參數，其中光學性能嚴格限定在該孔徑內。清晰光圈之外的光學性能未指定，超出此邊界的顯著照明不僅會導致功率損耗，還會導致光學器件執(zhí)行以下操作：

1.由于過熱而導致的光學元件變形

2.折射率隨溫度的變化（僅透射光學）

3.涂層和基材之間的分層

4.Stray燈可能會損壞系統(tǒng)的其他組件

通常，激光器發(fā)射具有高斯分布的圓形光束。通過應用光束整形技術，高斯分布可以轉換為均勻分布（Top Hat），輸出光束形狀為正方形，矩形等。統(tǒng)一參數的光束大小很簡單（見下圖）。同時測量高斯分布的光束直徑更主觀，并且嚴重依賴于所遵循的方法。用于報告高斯光束尺寸的一些不同標準包括：D4σ、10/90或20/80刀口，1 / e2，F(xiàn)WHM和D86。其中1 / e2和FWHM（半高全寬）最常用。理解激光束輪廓和光束尺寸是重要的，因為相同的激光束將根據其定義具有不同的光束尺寸。

那么，當不同的光束尺寸應用于相同的光圈時會發(fā)生什么？非常簡單，如下圖所示—當激光束溢出透明孔徑時，激光束的外環(huán)部分將被夾住。這將我們帶到下一個問題，適用于某個通光孔徑的光束直徑是多少？

通過深入研究數學方程并使用由1 / e2定義的光束尺寸的典型高斯光束作為示例，我們可以確保由于光束削波導致的功率損耗<1％。見下面的公式：

因此，孔徑上的入射光束直徑應為：

使用高斯光束作為示例，但在這種情況下，光束尺寸在FWHM下定義。為確保光束削波造成的功率損耗<1％，通光孔應至少比1 / e2光束尺寸大1.07倍; 當功耗損失<5％，通光孔應為1.22; 當功率損耗<0.1％，通光孔應為1.86。

值得注意的是，由于由1 / e2定義的激光束尺寸值大約是FWHM定義的直徑的1.7倍，因此可以從上述示例中計算出適當的光束尺寸和透明孔徑比。

例如，孔徑上的入射FWHM光束直徑應為：

要清楚的另一點是輸入激光束尺寸與通光孔徑完全相同的典型誤解。應用相同的公式，并假設光束大小由1 / e2定義，您有可能削減13.5％的功率。值得注意的是，從鏡子上掉落的電量不僅會導致加熱、分層、燃燒涂層和散射光，正如前所述那樣，而且還會沉積在掃描頭外殼內的內部部件上或被DFM鏡頭固定環(huán)（帶膠）和DFM鏡頭固定器吸收。在任何一種情況下，這將在集成期間對當前系統(tǒng)造成重大損害，并且在使用高功率激光器時尤其重要。

最后但并非最不重要的是，上述計算假設完美對齊。如果出現(xiàn)實際對齊錯誤，應考慮保留一些邊距。

總之，始終記住輸入光束尺寸和通光孔徑尺寸的定義是不一樣的。如果這是錯誤的，它可能會導致意外的電源削波，這會在集成過程中對系統(tǒng)產生負面影響，如故障甚至系統(tǒng)爆炸。當用戶從我們這里購買激光束轉向解決方案時，我們提供清晰的光圈信息，而激光束尺寸的定義應該附帶激光的規(guī)格表。此外，激光規(guī)格表還可能提供激光對準規(guī)格，例如激光輸出位置和指向誤差。如果未提供，請務必與激光制造商聯(lián)系以確認這些參數以獲得最佳性能。在多個應用程序中測試并成功集成了不同的系統(tǒng)后，我們可以保證這些建議有助于消除混淆并防止未來的損害。

1.一些激光器可能具有與高斯分布緊密匹配的中心輻照度分布，但在機翼中還包含額外的輻照度“波瓣”。在高功率下，這些波瓣可能很重要，必須加以考慮。