Ako hodnotiť kvalitu laserového lúča? (Časť 1)

Kvalita laserového lúčaje dôležitým technickým ukazovateľom lasera a vlastnosti lasera sa hodnotia z kvalitatívneho hľadiska. Po dlhú dobu však neexistovala presná definícia kvality lúča a nebola zavedená žiadna štandardná metóda merania, čo prinieslo nepríjemnosti pre vedecký výskum a aplikáciu.

V roku 1988 AE Seigman zaviedol parameter bezrozmerných veličín – faktor kvality lúča, ktorý vedeckejšie a rozumnejšie popisoval kvalitu laserového lúča a bol prijatý do návrhu normy ISO/TC172/SC9/WG1 v roku 1991. Výskum a meranie kvality laserového lúča Faktor sa v posledných rokoch stal aj centrom výskumu.

Metódy bežne používané na hodnotenie kvality lúča sú:

Pôvodný difrakčný limit viacerých faktorov, Streierov pomer, pomer obvod-energia, faktor M2 alebo jeho recipročný faktor K (faktor prenosu lúča), definícia rôznej kvality lúča zodpovedá rôznym aplikačným účelom, pričom dôraz na kvalitu lúča je tiež odlišný. Kvalita lúča by sa mala hodnotiť podľa konkrétneho účelu použitia.

Kvalita lúča je dôležitým spôsobom hodnotenia vlastností lasera z hľadiska kvality, ktorá hrá dôležitú úlohu pri návrhu, výrobe, detekcii a aplikácii lasera. Je veľmi dôležité diskutovať o tom, ako zdokonaliť univerzálnosť faktorov kvality lúča, analyzovať faktory ovplyvňujúce kvalitu lúča a kontrolovať ich.

Pre analýzu presnosti diaľkového laserového určovania vzdialenosti a laserovej výškovej merania je dôležitým článkom meranie kvality lúča, najmä distribúcia energie lúča a veľkosť divergencie Uhol a šírka lúča, vplyv na ozvenu rozsahu je zrejmejší a faktor kvality laserového lúča môže odrážať kvalitu meracieho lasera a zlepšiť presnosť merania.

1. Pôvodná difrakcia obmedzuje viacero faktorov

Pôvodný viacnásobný limit difrakcie je definovaný ako pomer uhla divergencie vzdialeného poľa meraného skutočného lúča k uhlu divergencie vzdialeného poľa ideálneho lúča a jeho vyjadrenie je =θ/θ{{3 }} (1)

Uhol vyžarovania vzdialeného poľa θ je určený asymptotickým vzorcom θ=limz→∞/w(z)z a w(z) je šírka svetelného bodu a z je zodpovedajúca poloha svetla mieste. V prípade, že paraxiálna aproximácia a difrakcia apertúry sú zanedbateľné, šírka lúča w(z) vo voľnom priestore spĺňa nasledujúcu rovnicu prenosu:

w2(z)=w20 plus (M2)2 (λ/(πw0))2 (Z-Z0)2 (2)

Kde z{{0}} je umiestnenie pásu w0. Pre ideálny Gaussov lúč je šírka bodu w(z) definovaná šírkou pri maximálnej hodnote intenzity svetla 1/e2 a definovaná veľkosť bodu obsahuje 86,5 percenta celkového výkonu Gaussovho lúča .

Pôvodný limitný difrakčný faktor je vhodný hlavne na vyhodnotenie laserového lúča práve emitovaného z laserového rezonátora a môže primerane vyhodnotiť kvalitu lúča blízkeho poľa. Je to index statického výkonu popisujúci kvalitu lúča laserového systému a nezohľadňuje účinky atmosférického rozptylu, turbulencie a tepelného halo na laser.

V laserovom zbraňovom systéme protiopatrenia je hodnota určená hlavne L laserového zbraňového systému vystupujúceho z lúča a d lúča v smere lúča.

2= 2L plus 2D (3)

Poskytuje základ pre hodnotenie kvality lúča vysokoenergetických laserových zbraňových systémov.

Meranie hodnoty závisí od presného merania uhla divergencie vzdialeného poľa lúča v dôsledku faktorov samotného lasera a vplyvu mnohých faktorov v procese prenosu laserového lúča, takže rozdelenie intenzity vzdialeného lúča - lúč poľa obsahuje viac zložiek priestorovej frekvencie vyššieho rádu, intenzita lasera je zoslabená použitím CCD na meranie šírky škvrny, je ťažké zistiť zložku vyššieho rádu, relatívne rozloženie priestorovej intenzity je veľmi dobrý Je ťažké reflektovať zložku spotu vyššieho rádu a získaná hodnota nemôže pravdivo odrážať stratu energie spôsobenú disperziou vyššieho rádu. Jeho presné požiadavky na meranie na detekčný systém sú vysoké a nie je vhodný na vyhodnotenie lúča prenášaného na veľkú vzdialenosť.

2. Prstencový energetický pomer

Pomer prstencovej energie, tiež známy ako pomer výkonu cieľovej plochy (alebo valca), je definovaný ako odmocnina z pomeru ideálnej prstencovej energie (alebo výkonu) svetelného bodu v rámci špecifikovanej veľkosti k skutočnej prstencovej energii (alebo výkon) svetelného bodu v rámci rovnakej veľkosti. Jeho prejav je

BQ=P Ideálne P namerané

Alebo BQ=EE skutočný ideálny test (4)

Hodnota BQ sa používa na vyhodnotenie kvality lúča vzdialeného poľa pre aplikácie dodávania energie a spájania v kombinácii s koncentráciou energie lúča na cieli.

Rozdiel medzi hodnotou BQ a hodnotou je v tom, že obsahuje atmosférické faktory a je to komplexný index na popis kvality lúča z pohľadu inžinierskej aplikácie a účinku poškodenia a dynamický index laserových zbraňových systémov ovplyvnených atmosférou. Hodnota BQ priamo súvisí s kvalitou lúča a hustotou výkonu, ktorá je odrazom koncentrácie energie a má veľmi praktický význam pre štúdium energetickej väzby a efektu poškodenia medzi vysokointenzívnym laserom a cieľom.

Opis priestorového rozloženia intenzity svetla v jednom sude je nedostatočný a výber ideálneho lúča musí byť jasne definovaný. Z hľadiska inžinierskej aplikácie je ako ideálny zväzok zvolená pevná rovinná vlna s veľkosťou hlavného zrkadla odpaľovacieho systému laserovej zbrane s relatívne jednoduchou a praktickou metódou.

Pre laserové zbrane „tvrdého ničenia“ by štandardná veľkosť mala byť čo najmenšia, vyžadujúca vyššiu hustotu špičkového výkonu, vhodnejšia je štandardná veľkosť k hlavnému priemeru hlavného zrkadla odpaľovacieho systému D zodpovedajúca veľkosti difrakčného limitu , obsahuje 84 percent celkovej energie vyžarovanej systémom, pre laserové zbrane „soft kill“, vyžaduje vyšší podiel energie v dosahu povrchu cieľa, vyššiu priemernú hustotu výkonu Veľkosť špecifikácie je možné zvoliť ako veľkosť zničenia cieľ.

Hodnota BQ sa často meria rôznymi metódami merania limitovanej energie dier a detekčnými systémami, ktoré dokážu merať absolútnu distribúciu energie v priestore, čo si vyžaduje detektor so silným svetelným poľom alebo cieľový disk, ktorý môže priamo prijímať vysokoenergetický laser.

Často sa používa na hodnotenie kvality intenzívnych laserových lúčov, ale pretože vysokovýkonné lasery, ako je fluorovodík (HF), fluorid deutéria (DF) a kyslíkovo-jódové chemické lasery (COIL), vo všeobecnosti prijímajú nestabilné dutinová štruktúra, výstupný lúč nie je Gaussov lúč, existujú určité neistoty pri meraní kvality laserového lúča generovaného nestabilnými dutinovými lasermi.

Kontaktné informácie:

Ak máte nejaké nápady, neváhajte sa s nami porozprávať. Bez ohľadu na to, kde sú naši zákazníci a aké sú naše požiadavky, budeme nasledovať náš cieľ poskytovať našim zákazníkom vysokú kvalitu, nízke ceny a najlepšie služby.