Jak ocenić jakość wiązki laserowej? (Część 1)

Jakość wiązki laserowejjest ważnym wskaźnikiem technicznym lasera, a właściwości lasera są oceniane w aspekcie jakościowym. Jednak przez długi czas nie było dokładnej definicji jakości wiązki i nie ustalono standardowej metody pomiaru, co powodowało niedogodności w badaniach naukowych i zastosowaniach.

W 1988 roku AE Seigman wprowadził bezwymiarowy parametr ilościowego współczynnika jakości wiązki, który opisywał jakość wiązki laserowej w bardziej naukowy i racjonalny sposób i został przyjęty w wersji roboczej normy ISO/TC172/SC9/WG1 w 1991 roku. Badania i pomiary jakości wiązki laserowej czynnik stał się również gorącym punktem badawczym w ostatnich latach.

Metody powszechnie stosowane do oceny jakości wiązki to:

Oryginalna granica wielu czynników dyfrakcji, współczynnik Streiera, stosunek obwodu do energii, współczynnik M2 lub jego odwrotny współczynnik K (współczynnik transmisji wiązki), definicja różnych jakości wiązki odpowiada różnym celom zastosowania, odzwierciedlając nacisk na jakość wiązki, jest również inny. Jakość wiązki należy oceniać zgodnie z konkretnym celem zastosowania.

Jakość wiązki jest ważnym sposobem oceny właściwości lasera pod względem jakości, który odgrywa ważną rolę w projektowaniu, produkcji, wykrywaniu i stosowaniu lasera. Ogromne znaczenie ma dyskusja nad tym, jak udoskonalić uniwersalność czynników jakości belek, analizować czynniki wpływające na jakość belek i je kontrolować.

Pomiar jakości wiązki jest ważnym ogniwem w analizie dokładności pomiaru odległości lasera dalekiego zasięgu i wysokościomierza laserowego, zwłaszcza rozkładu energii wiązki i wielkości rozbieżności Kąt i szerokość wiązki, wpływ na echo odległości jest bardziej oczywisty , a współczynnik jakości wiązki laserowej może odzwierciedlać jakość lasera odległościowego i poprawiać dokładność pomiaru.

1. Oryginalna dyfrakcja ogranicza wiele czynników

Oryginalny wielokrotny współczynnik dyfrakcji definiuje się jako stosunek kąta rozbieżności dalekiego pola mierzonej rzeczywistej wiązki do kąta rozbieżności dalekiego pola idealnej wiązki, a jego wyrażenie to =θ/θ{{3 }} (1)

Kąt emisji dalekiego pola θ jest określony wzorem asymptotycznym θ=limz→∞/w(z)z, gdzie w(z) to szerokość plamki świetlnej, a z to odpowiadająca jej pozycja światła miejsce. W przypadku, gdy przybliżenie przyosiowe i dyfrakcja apertury są pomijalne, szerokość wiązki w(z) w wolnej przestrzeni spełnia następujące równanie transmisji:

w2(z)=w20 plus (M2)2 (λ/(πw{8}}))2 (Z-Z0)2 (2)

Gdzie z{{0}} jest położeniem talii w0. Dla idealnej wiązki Gaussa szerokość plamki w(z) jest określona przez szerokość przy maksymalnej wartości natężenia światła 1/e2, a zdefiniowany rozmiar plamki zawiera 86,5% całkowitej mocy wiązki Gaussa .

Oryginalny współczynnik graniczny dyfrakcji jest odpowiedni głównie do oceny wiązki laserowej właśnie wyemitowanej z rezonatora laserowego i może rozsądnie ocenić jakość wiązki bliskiego pola. Jest to statyczny wskaźnik wydajności opisujący jakość wiązki systemu laserowego i nie uwzględnia wpływu rozpraszania atmosferycznego, turbulencji i halo termicznego na laser.

W laserowym systemie broni przeciwdziałającej, jest to głównie określone przez L laserowego systemu broni wychodzącego z wiązki i d wiązki przechodzącej przez kierunek wiązki

2= 2L plus 2D (3)

Stanowi podstawę do oceny jakości wiązki wysokoenergetycznych systemów broni laserowej.

Pomiar wartości zależy od dokładnego pomiaru kąta rozbieżności pola dalekiego wiązki, ze względu na czynniki samego lasera oraz wpływ wielu czynników w procesie transmisji wiązki laserowej, dzięki czemu rozkład intensywności dalekiego pola -wiązka pola zawiera więcej składowych częstotliwości przestrzennej wyższego rzędu, intensywność lasera jest tłumiona przy użyciu CCD do pomiaru szerokości plamki, trudno jest wykryć składową wyższego rzędu plamki, względny przestrzenny rozkład natężenia jest bardzo dobry Trudno jest odzwierciedlić składową wyższego rzędu plamki, a uzyskana wartość nie może w pełni odzwierciedlać strat energii spowodowanych dyspersją wyższego rzędu. Jego dokładne wymagania pomiarowe dla systemu detekcji są wysokie i nie nadaje się do oceny wiązki przesyłanej na duże odległości.

2. Pierścieniowy stosunek energii

Pierścieniowy stosunek energii, znany również jako stosunek mocy powierzchni docelowej (lub beczki), jest zdefiniowany jako pierwiastek stosunku idealnej energii pierścieniowej (lub mocy) plamki świetlnej w określonym rozmiarze do rzeczywistej energii pierścieniowej (lub moc) plamki świetlnej w tym samym rozmiarze. Jego wyrazem jest

BQ{0}}P Zmierzono idealne P

Lub BQ{0}}test rzeczywistego ideału (4)

Wartość BQ jest używana do oceny jakości wiązki dalekiego pola do zastosowań związanych z dostarczaniem energii i sprzężeniem, w połączeniu z koncentracją energii wiązki na celu.

Różnica między wartością BQ a wartością polega na tym, że zawiera czynniki atmosferyczne i jest to kompleksowy wskaźnik opisujący jakość wiązki z punktu widzenia zastosowań inżynierskich i skutków uszkodzeń oraz dynamiczny indeks systemów broni laserowej, na które wpływa atmosfera. Wartość BQ jest bezpośrednio związana z jakością wiązki i gęstością mocy, która jest odzwierciedleniem koncentracji energii i ma bardzo praktyczne znaczenie w badaniu sprzężenia energetycznego i efektu uszkodzenia między laserem o dużym natężeniu a celem.

Opis przestrzennego rozkładu natężenia światła w pojedynczej beczce jest niewystarczający, a wybór idealnej wiązki musi być jasno określony. Z punktu widzenia zastosowania inżynierskiego jako wiązkę idealną wybiera się stosunkowo prostą i praktyczną metodą stałą falę płaską o wielkości zwierciadła głównego systemu odpalania broni laserowej.

W przypadku broni laserowej „twardego zniszczenia” standardowy rozmiar powinien być jak najmniejszy, wymagając większej szczytowej gęstości mocy, bardziej odpowiedni jest standardowy rozmiar do głównej średnicy głównego lustra systemu wystrzeliwania D odpowiadającego granicznemu rozmiarowi dyfrakcji , zawiera 84 procent całkowitej energii emitowanej przez system, dla broni laserowej typu „soft kill”, wymaga większego udziału energii w zasięgu powierzchni celu, większej średniej gęstości mocy. Specyfikację wielkości można dobrać do wielkości zniszczenia cel.

Wartość BQ jest często mierzona za pomocą różnych metod pomiaru energii ograniczonych dziur i systemów detekcji, które mogą mierzyć bezwzględny rozkład energii w przestrzeni, co wymaga detektora z silnym układem świetlnym lub instrumentu z dyskiem docelowym, który może bezpośrednio odbierać laser wysokoenergetyczny.

Jest często używany do oceny jakości intensywnych wiązek laserowych, ale ponieważ lasery o dużej mocy, takie jak fluorowodór (HF), fluorek deuteru (DF) i chemiczne lasery tlenowo-jodowe (COIL), generalnie przyjmują niestabilną struktura wnękowa, wiązka wyjściowa nie jest wiązką gaussowską, istnieją pewne niepewności w pomiarze jakości wiązki laserowej generowanej przez niestabilne lasery wnękowe.

Informacje kontaktowe:

Jeśli masz jakieś pomysły, możesz z nami porozmawiać. Bez względu na to, gdzie są nasi klienci i jakie są nasze wymagania, będziemy podążać za naszym celem, aby zapewnić naszym klientom wysoką jakość, niskie ceny i najlepszą obsługę.