高功率激光加工過程中，影響激光熱加工的因素很多，對(duì)于激光束，其中主要是焦點(diǎn)功率密度、焦斑形狀、光強(qiáng)分布和焦斑漂移等，這些參數(shù)不僅與激光輸出功率有關(guān)，而且更依賴于光束模式的分布和穩(wěn)定性。

按照激光光束對(duì)激光加工的影響，可以把激光加工光束特性參數(shù)分成三類：功率特性（激光功率、功率密度、連續(xù)或脈沖）、光束特性（光束模式、光束質(zhì)量、異形光束）、焦點(diǎn)特性（焦點(diǎn)大小、焦點(diǎn)位置、焦深）。

這些光束特性參數(shù)并不是獨(dú)立的，而是相互影響的。同樣功率的激光束，光束質(zhì)量越好，聚焦焦點(diǎn)就越小，焦點(diǎn)的功率密度就越大。同一束激光，采用短焦距聚焦鏡，可得到較小的聚焦焦點(diǎn)和較大的焦點(diǎn)功率密度，但是造成像差大，鏡片加工困難，短聚焦也容易造聚焦鏡污染。采用長焦距聚焦鏡，可得到較大的焦斑和較長的焦深，光斑偏移對(duì)激光加工的質(zhì)量影響相對(duì)較小。光束質(zhì)量作為光束特性中最重要的參數(shù)之一，對(duì)光束能量分布、聚焦焦點(diǎn)大小、功率密度大小等重要參數(shù)有很大影響，是評(píng)價(jià)激光制造系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，它不僅標(biāo)志了激光制造系統(tǒng)的可加工能力，還對(duì)激光材料加工過程產(chǎn)生重要的影響。

任何旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的激光束具有三個(gè)參數(shù)特點(diǎn)：光腰位置Z0、光束束腰半徑ω0和遠(yuǎn)場發(fā)散角(半角)θ0。

多種具有特征化的值被用于描述激光束的質(zhì)量：K因子、光束質(zhì)量因子(M2)及光束參數(shù)積（BPP），這些特征值通過簡單計(jì)算能相互直接轉(zhuǎn)換。光束參數(shù)積是θ0和ω0的乘積，在整個(gè)激光傳輸區(qū)域守恒。例如，通過安裝透鏡或擴(kuò)束鏡來改變光束直徑，將會(huì)影響光束的發(fā)散角。因此，光束參數(shù)積用來衡量光束聚焦能力。只有在使用像差或孔徑效應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)才會(huì)影響外光路的光束參數(shù)積。

光束模式的測量方法

空間光束能量分布分析是一種測量方法，它把構(gòu)成光束的所有變量合成為一目了然的圖象。這個(gè)方法適用于一切激光器，而不僅僅是CO2激光器。CO2激光器最常用的光束能量分布分析方法是丙烯酸模式燒蝕法。這個(gè)方法把未聚焦的光束引向一個(gè)丙烯酸靶塊，光束能量使丙烯酸材料氣化蒸發(fā)，而且焦斑輪廓與光束本身的空間能量分布成正比。材料氣化形成的輪廓描述了激光束在照射丙烯酸靶塊過程中（一般持續(xù)若干秒）的空間能量分布。

盡管這個(gè)方法已廣為應(yīng)用，但是精度和重復(fù)精度在很大程度上依賴于操作者的技巧，還在車間里產(chǎn)生大量的易燃有毒蒸氣，必須抽吸出去。而且，采用這個(gè)方法無法測量激光束在光路上的瞬時(shí)反應(yīng)，例如可能掩蓋了過程最開始時(shí)的變化。因此，模式燒蝕法最多只能算是近似描述激光光束的性能。

在過去10年中開發(fā)出了一些效果各異的半電子診斷法，其中大多數(shù)方法試圖對(duì)未聚焦的光束取樣，也就是將一小部分有代表性的光束引向某種傳感器，以此獲得主光束的空間能量分布圖。就高功率激光應(yīng)用而論，取樣不是采用細(xì)小空心管上的微米級(jí)小孔，就是采用細(xì)金屬絲末端的小反射鏡，將一小部分原始光束引向一個(gè)熱電式單元素傳感器，然后由這個(gè)傳感器把吸收的能量轉(zhuǎn)換為比例電信號(hào)。

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