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束散角检测

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发布时间：2025-04-25 18:08:17 更新时间：2025-06-09 19:30:12

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

束散角检测概述

束散角是激光器、光纤通信设备及光学系统中衡量光束发散特性的核心参数，直接影响能量传输效率和系统性能。在激光加工、光通信、医疗设备及科研领域，束散角的精确检测对优化光路设计、提升能量利用率具有重要意义。束散角通常指光束在传播过程中横向尺寸随距离的变化速率，其数值越小表明光束的准直性越好。随着高精度光学器件的普及，如何实现快速、准确的束散角检测已成为行业关注的重点，涉及检测项目、仪器选型、方法选择及标准规范的全面考量。

检测项目

束散角检测涵盖多个关键参数：
1. 发散角度（Full Angle Divergence）：光束在自由传播时的全角发散值；
2. 光束质量（M²因子）：评估实际光束与理想高斯光束的偏离程度；
3. 光斑均匀性：能量分布的对称性与稳定性；
4. 远场/近场特性：不同传播距离下的光束形态分析。
这些参数的综合评估可全面反映光学系统的性能表现。

检测仪器

束散角检测需依赖高精度仪器：
- 激光光束分析仪：配备CCD或CMOS传感器，可实时捕捉光斑图像；
- 准直仪与自动旋转平台：用于光束方向标定和角度测量；
- 长焦距光学导轨：模拟远场传播环境；
- 数据处理软件：通过图像处理算法计算发散角及M²因子。
仪器选型需根据波长范围（可见光/红外）、功率阈值及检测精度需求进行匹配。

检测方法

主流检测方法包括：
1. 远场扫描法：通过测量不同距离处的光斑尺寸，拟合发散角；
2. 成像法：利用透镜组将远场光斑成像至探测器，结合几何光学公式计算；
3. 准直辅助法：采用准直器反向推导发散角；
4. ISO 11146标准法：基于二阶矩理论进行光束参数标准化测量。
实际应用中常采用多方法结合，以提高检测结果的可靠性。

检测标准

束散角检测需遵循国内外标准：
- ISO 11146系列：规定激光束宽度、发散角的测量方法；
- GB/T 15175-2012：中国国家标准对激光光束参数的定义；
- IEC 60825-1：涉及激光安全等级的测试要求；
- 行业定制规范：如光纤通信设备中的Telcordia GR-468-CORE标准。
检测过程中需根据应用场景（工业/科研/医疗）选择相应标准，并定期进行仪器校准验证。