激光發散角是我們在進行激光產品檢測時經常需要使用的一個性能參數，今天中為檢驗小編將帶大家了解激光發散角測試的相關知識。

激光發散角是指激光束在傳播過程中，其截面直徑隨著距離的增加而擴大的現象所對應的角度量。它是評價激光束質量、聚焦性能和遠距離傳輸特性的重要參數之一。

 （一）激光發散角定義

定義：

激光發散角，記作θ，是指從激光束最窄處（通常指近場或最小束腰處）沿光軸方向，經過一定距離后，光束直徑增大至兩倍時，兩條邊線與光軸之間的夾角。這個角度反映了激光束在空間中的擴散程度，即光束能量分布的集中性。較小的發散角意味著激光束在傳播過程中更趨于保持其初始的束寬，具有更好的定向性和聚焦能力；反之，較大的發散角則表示激光束在傳播過程中迅速變寬，能量分布較為分散。

激光發散角通常分為兩類：

1. 遠場發散角（θf）：當激光束傳播距離遠大于其瑞利長度（Rayleigh length，即光束直徑變化最慢的一段距離）時，發散角主要由激光器本身的物理特性決定，如腔長、輸出鏡的曲率半徑等。遠場發散角一般用于描述激光束在實際應用中的遠距離傳播特性。

2. 近場發散角（θn）：在距離激光源較近的范圍內，由于衍射效應和非理想光學元件的影響，光束可能會表現出不同的發散特性。近場發散角通常用于評估激光系統內部或近距離傳輸時的光束擴展情況。

 （二）激光發散角測試標準

標準概覽：

在中國，激光發散角的測試遵循國家標準GB/T 137392011《激光光束寬度、發散角的測試方法以及橫模的鑒別方法》。此標準提供了統一、規范的測試流程和方法，確保不同實驗室或制造商對激光發散角的測量結果具有可比性和一致性。

 （三）激光發散角測試流程

測試步驟：

激光發散角的測量通常包括以下關鍵步驟：

1. 準備工作：

    選擇合適的測試設備：如激光功率計、光束分析儀、高精度位移臺、透鏡組（用于聚焦或擴束）、探測器（如CCD相機或光電探測器）等。

    設置測試環境：確保環境穩定，避免振動、溫度波動等影響測量精度的因素。

    校準設備：對測量設備進行必要的校準，確保其準確性和可靠性。

2. 光束直徑測量：

    在激光束的近場位置（例如束腰處）測量最小光束直徑（Dmin），通常采用掃描式或成像式的光束分析儀完成。

    在選定的多個離軸距離（z）處重復測量，記錄每個位置的光束直徑（D(z)）。

3. 發散角計算：

• 對于遠場發散角，根據光束直徑隨距離的變化關系，通常使用如下公式計算：

  
  

  $${?}_{?}=2\arctan ?\left(\frac{?(?)}{2?}\right)$$







• 其中，D(z)是在距離z處測得的光束直徑，z是從束腰位置開始沿光軸的距離。

• 如果需要測量近場發散角，則需考慮更復雜的數學模型來描述光束直徑隨距離的非線性變化，并據此計算發散角。

4. 數據處理與結果報告：

    分析測量數據，計算平均發散角或繪制發散角隨距離的變化曲線。

    記錄所有測試條件、使用的設備型號、校準信息等，形成完整的測試報告。

 （四）激光發散角測試方法

具體方法：

根據GB/T 137392011標準，常用的激光發散角測試方法包括但不限于：

 直接法：使用帶有精密位移臺的光束分析儀或掃描式探測器，沿光軸逐步移動探測位置，直接測量不同距離處的光束直徑，然后按照上述公式計算發散角。

 聚焦法：通過將激光束聚焦到一個已知焦距的透鏡后，觀察聚焦點后沿光軸方向的光束擴散情況。利用透鏡的焦距和光束直徑的測量值，計算發散角。

 干涉法：對于相干性良好的激光，可以利用干涉技術（如雙孔或多孔干涉、菲涅爾干涉等）來間接獲取光束的發散特性。通過分析干涉條紋的分布和間距變化，推算出發散角。

 CCD成像法：利用高分辨率CCD相機拍攝不同距離處的激光光斑圖像，通過圖像處理軟件精確測量光斑直徑，進而計算發散角。這種方法便于自動化測量和數據采集。

在實際操作中，應根據激光類型、功率、波長、以及實驗條件（如可用設備、空間限制等）選擇最適合的測試方法。同時，遵循標準中的要求進行多次測量和數據驗證，以確保測試結果的準確性和可信度。

總之，激光發散角是衡量激光束在空間中擴散程度的關鍵參數，其測試依據國家標準化流程，包括準備工作、光束直徑測量、發散角計算以及數據處理與報告編寫等多個環節。測試方法多樣，可根據實際情況選用直接法、聚焦法、干涉法或CCD成像法等，確保測量結果的專業性、嚴謹性和科學性。

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