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定位，以至于能将约 50μm 的光束， 在此使用简单的 40W 功率计进行光
直接传送到用于测量的光束轮廓仪的 束收集（图中未显示）。
扫描狭缝上。
必须首先对光束轮廓仪进行设 结果：光斑尺寸和位置
置，以应对传送 500W 功率的 50μm 图 4 显示了从每个预设增量位置

激光束的功率密度 ；计算的功率密度 处获取的 X 方向和 Y 方向的光斑尺
2
为 25.46MW/cm 。为了在狭缝上允 寸。初始结果显示，光束在焦点处比
许这种高功率密度而不引起测量装置 计算的稍小。此外，焦点的位置略近
的损伤，将双前表面分束器附接到 于估计的焦点。结果还确定焦点的“计
图3：用于测量的实验设置。
NanoScan 的前面，与光楔相结合，提 算”位置不是精确地处于期望的位置
2
供 100kW/cm 的最大可测量功率密度。 ──这也是激光器性能中的另一项关
图 3 显示了用于进行这些测量的 键元素，而且该元素会影响生产高质
实验设置。NanoScan 有一个双棱镜， 量的产品。需要进一步测试来验证该
位于激光器的光学头下面。在第一个 信息，但这提示在生产部件之前，需
棱镜下面是 5/8 英寸厚的铜板，作为 要进一步诊断激光设置和操作过程。
光束收集器，吸收来自第一个棱镜的 测量程序包括从距离估计焦点（标
460W 的激光束功率。 识为零 - 零）0.375 英寸处开始，并以
图4：图中显示了从每个预设增量位置处获取的X 在该设置中，第一个光楔分光最 0.03126 英寸的增量，减小到小于估计
方向和Y方向的光斑尺寸。
大输送功率的 90% 或 460 W。而第二 焦点 0.375 英寸处，进行 25 次独立的
初步看来，当激光器在较低功率设 个光楔分光剩余部分的 90% 或 36W， 读数。图 4 中的图表显示了光斑尺寸
置下运行时，在设定值和实际输送功率 （X 刻度，Z 轴在 0.000 英寸，Y 刻度，
之间可能存在高达 29% 的差异。而当 单个目标测量点处的值），图 5 和图 6
激光设置需要完全的 500W 时，实际传 （X 刻度，相对光束强度，Y 刻度，光
送的功率只少 11%。该测试提供了该激 束尺寸单位为 μm）所示为焦点附近激
光器的性能基线。当进行随后的功率测 光束功率的横截面测量结果。
试时，结果可以容易地确定针对该基线 从这些测试中得到的结果是 ：
的稳定性或变化。如果有变化，则应采 （1）设定点和基线之间的激光束
取适当的诊断和纠正措施。 功率损失被量化 ；
该信息还使操作人员有机会在激 （2）激光束空间能量分布被量化；
光器内，确定导致输入设置和输出结 （3）焦斑的预定位置被量化。
果之间差异的原因。对于每个校正操 图5：X方向。 利用该信息，可以定义增材制造
作，可以根据随后的功率，验证操作 工艺，规定功率水平，输送到工作面
为正确或无效。 的激光束空间能量分布和焦斑，确保
可重复的结果。
空间光斑尺寸和位置测量 通过定期测量激光器的输送功
实验的第二部分涉及测量光斑 率、光斑尺寸和光束位置，可以指定
尺寸和焦点位置。为了实现这一点， 增材制造工艺，重复制造出质量一致
使用具有 9mm×5μm 狭缝的 Ophir- 的产品。没有激光束的定期测量，整
Photon NanoScan 旋转狭缝光束轮廓 个工艺无法控制到既能实现指标要
仪。在该设置中，激光器的光学头被 图6：Y方向。 求、又能交付客户使用的水平。

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