雷射焊接光斑計算

🧮 Laser Welding Spot Calculator

Compute laser weld spot size from Gaussian focus, M^2 and defocus.

📐 計算公式
d₀ = 4λf/(πD);d = M²·d₀;z_R = πw₀²/λ;d_z = d·√(1+(z/z_R)²);I = P/(π(d_z/2)²)
衍射極限光斑 d₀ 由波長 λ、焦距 f 與入射光束直徑 D 計算;實際焦點受光束質量 M² 放大;瑞利長度 z_R 描述離焦光斑 d_z 隨離焦量 z 的演化;功率密度 I 為功率 P 除以光斑面積。
💡 公式:衍射極限 d₀=4λf/(πD);實際焦點 d=M²·d₀;瑞利長度 z_R=πw₀²/λ;離焦光斑 d_z=d·√(1+(z/z_R)²);功率密度=P/(π(d_z/2)²)。
⚠️ 使用說明與注意事項
  • 按 Enter 快速計算,Ctrl/Cmd + Enter 複製結果
  • 光纖雷射器波長約 1070nm,CO₂ 雷射器約 10600nm
  • M² 越接近 1 光束質量越好,單模光纖雷射 M²≈1.05~1.2
  • 功率密度 >10⁶ W/cm² 可實現深熔焊(匙孔效應)

🕘 最近計算

暫無計算記錄

📚 深度解析:雷射焊接光斑計算(焦斑/瑞利長度/功率密度)

💡 常見使用場景

方法
演算法:波長換毫米 λ = nm/1e6;衍射極限焦斑 d0 = 4λf/(π×光束直徑);實際焦斑 d = M²×d0;焦斑半徑 w0 = d/2;瑞利長度 zR = π×w0²/λ;離焦光斑 dz = d×√(1+(離焦量/zR)²);光斑面積 = π×(dz/2)²;功率密度 = 功率/面積(W/mm²),×100 得 W/cm²;>1×10⁶ W/cm² 為深熔焊(匙孔)、>1×10⁴ 為熱傳導焊、否則功率密度不足。
算例
例:2000W、M²=1.2、焦距 120mm、波長 1070nm、光束直徑 9mm、離焦 0 → 焦斑 21.8μm、瑞利長度 0.349mm、離焦光斑 21.8μm、面積 0.0003732mm²、功率密度 5.36×10⁶ W/mm²(5.36×10⁸ W/cm²),判定深熔焊(匙孔)。離焦改為 +2mm → 離焦光斑擴至 126.9μm、面積 0.012645mm²、功率密度降到 1.58×10⁵ W/mm²(1.58×10⁷ W/cm²),仍屬深熔焊但熔深明顯變淺。

❓ 常見問題(FAQ)

M² 是什麼,為什麼必須 ≥1?
M² 為光束質量因子,理想基模高斯光束 M²=1,實際雷射器 M²>1;M² 越大同樣聚焦條件下焦斑越粗、功率密度越低,直接決定能否進入深熔焊。
離焦量正負怎麼選?
正離焦(焦點在工件上方)光斑大、功率密度低,適合拼縫容錯與寬焊縫;負離焦(焦點在工件內部)熔深更大。實際常取微負離焦兼顧熔深與穩定性。
📖關於「雷射焊接光斑計算」 ▼

📝工具簡介

雷射焊接光斑計算器,基於高斯光束聚焦公式,結合光束質量 M² 與離焦量,計算焦點/離焦光斑直徑、瑞利長度與功率密度,判別焊接模式。

✨功能特點

🎯使用場景