Jak ocenić jakość wiązki laserowej? (Część 2)

Jakość wiązkijest jednym z podstawowych parametrów charakterystyki wiązki laserowej. Ludzie zwykle używają słów „wysoka kierunkowość, wysoka jasność, wysoka spójność”, aby podsumować charakterystykę wiązki laserowej, a szerokość linii lasera określa do pewnego stopnia czasową spójność lasera, moc lasera jest dodatnio skorelowana z jasnością lasera , a jakość wiązki laserowej jest ściśle związana z kierunkowością lasera.

Dlatego jakość wiązki laserowej ma istotny wpływ na zastosowanie komunikacji laserowej, zdalny transfer energii, produkcję laserową i inne dziedziny.

3. StrehlRate

Współczynnik Strellera definiuje się jako stosunek szczytowego natężenia światła w polu dalekim na rzeczywistej osi wiązki do szczytowego natężenia światła na idealnej osi wiązki przy tej samej mocy i jednorodnej fazie. Jego wyrazem jest:

SR≈exp (-(2πδΥ λ)2) (5)

Gdzie, Δ- aberracja falowa wiązki laserowej, λ- długość fali lasera. Współczynnik ilorazu Strellera odzwierciedla szczytową intensywność światła na osi pola dalekiego, która zależy od błędu czoła fali i może odzwierciedlać wpływ zniekształcenia czoła fali na jakość wiązki.

Często używany w optyce atmosferycznej, służy głównie do oceny wydajności systemów optyki adaptacyjnej w celu poprawy jakości wiązki.

Streelby SR odgrywa ważną rolę w ocenie efektu adaptacyjnej korekcji optycznej wysokoenergetycznych systemów broni laserowej. Wysokoenergetyczny system broni laserowej składa się głównie z dwóch podsystemów: lasera wysokoenergetycznego i urządzenia kierunkowego wiązki.

Gdy wysokoenergetyczny system broni laserowej ma adaptacyjną korekcję optyczną, tylko jakość wiązki wychodzącej z lasera, jakość wiązki wychodzącej wiązki kierującej wiązką oraz jakość wiązki lasera wysokoenergetycznego do powierzchni docelowej nie są wystarczające do odzwierciedlenia poprawy jakości wiązki systemu adaptacyjnego w transporcie przestrzennym energii lasera wysokoenergetycznego i należy ocenić jakość wiązki przed i po korekcji adaptacyjnej.

SR służy do odzwierciedlenia jakości wiązki z kąta fazy, co może lepiej odzwierciedlać wydajność systemu adaptacyjnego w celu skorygowania zniekształceń czoła fali. Poprzez pomiar i porównanie SR w warunkach otwartej i zamkniętej pętli adaptacyjnego układu optycznego można przeanalizować i zdefiniować wydajność roboczą adaptacyjnego układu optycznego:

n=SRS 'n (6)

Powyższy wzór może odzwierciedlać efekt korekcji zniekształcenia czoła fali przez adaptacyjny układ optyczny. W warunkach pracy w pętli zamkniętej adaptacyjny układ optyczny ma również problem z jitterem, który poważnie wpłynie na jakość wiązki.

Na podstawie analizy głównych czynników wpływających na jakość wiązki metoda kompensacji zerowego sprzężenia zwrotnego i kompensacji zniekształceń czoła fali ma duże praktyczne znaczenie dla kontroli jakości wiązki. Jednak współczynnik Strehla odzwierciedla tylko szczytowe natężenie światła na osi optycznej dalekiego pola i nie może podać rozkładu natężenia światła, którego dotyczy zastosowanie energii.

Ponadto może jedynie z grubsza odzwierciedlać jakość wiązki i nie może stanowić bardzo przydatnego przewodnika przy projektowaniu układu optycznego.

4. Współczynnik M

Współczynnik M2 jakości wiązki laserowej jest uznawany przez międzynarodową społeczność optyków i zalecany przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO). Współczynnik M2 pokonuje ograniczenia typowych metod oceny jakości wiązki, a wykorzystanie współczynnika M2 jako standardu oceny w kontroli jakości i pomocniczym projektowaniu systemów laserowych ma ogromne znaczenie.

Metoda oceny współczynnika M2 jest często stosowana dla wiązki laserowej o ciągłym rozkładzie natężenia w przekroju wiązki generowanej przez lasery małej mocy. Ponieważ drugi moment wiązki jest używany do określenia szerokości wiązki, przyrząd pomiarowy musi być wysoki.

We wzorze na jasność średnica talii wiązki laserowej jest używana do reprezentowania obszaru luminancji źródła światła ΔS{0}}λd2o, rozbieżność wiązki laserowej w polu dalekim Kąt jest używany do reprezentowania bryły Kąt światła źródło ΔΨ=14πθ2f, a iloczyn d0θf wyraża się współczynnikiem M2, to wzór na jasność wiązki laserowej można wyrazić: B= pδs ·ΔΨ=P(M2)2· λ2(21) Charakterystykę wiązki laserowej można wyrazić kilkoma parametrami, takimi jak moc, długość fali i jakość wiązki. Współczynnik jakości wiązki M2 jest podstawowym parametrem charakteryzującym wysoką jasność i dobrą spójność przestrzenną wiązki laserowej.

Rozkład pola świetlnego w dziedzinie przestrzennej i częstotliwościowej służy do reprezentacji współczynnika jakości wiązki M2, czyli M2= 4πσs-σSv, można wiedzieć, że współczynnik M2 może odzwierciedlać charakterystykę natężenia rozkład i rozkład fazowy pola świetlnego]. W porównaniu z innymi metodami oceny, współczynnik M2 może lepiej odzwierciedlać istotę jakości wiązki, ma silną uniwersalność i integralnie odzwierciedla przestrzenny rozkład natężenia światła.

Współczynnik M2 nie jest odpowiedni do oceny jakości wiązki lasera wysokoenergetycznego. Wnęka rezonansowa lasera wysokoenergetycznego jest ogólnie niestabilna, a wyjściowa wiązka laserowa jest nieregularna, więc nie będzie "optycznej talii". Co więcej, dla wysokoenergetycznej wiązki laserowej o dyskretnym rozkładzie energii promień plamki obliczony z definicji drugiego momentu jest daleki od rzeczywistego. Wynikowy błąd współczynnika M2 jest duży.

Współczynnik M2 wymaga, aby rozkład natężenia przekroju wiązki nie mógł mieć stromej krawędzi, na przykład w przypadku „wiązki supergaussowskiej” współczynnik M2 nie ma zastosowania.

Definicja i pomiar jakości wiązki laserowej są rozwijane wraz z generowaniem i rozwojem laserów. Obecnie definicja i pomiar jakości wiązki laserowej nie osiągnęły w pełni konsensusu i znajdują się w stanie „badań i zastosowań”. Jednak wraz z przełomem nauki o laserach i postępem technologii definicja i pomiar jakości wiązki wciąż napotykają wiele nowych problemów i wyzwań.

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.