Ako hodnotiť kvalitu laserového lúča? (Časť 2)

Kvalita lúčaje jedným zo základných parametrov charakteristík laserového lúča. Ľudia zvyčajne používajú slová „vysoká smerovosť, vysoký jas, vysoká koherencia“ na zhrnutie charakteristík laserového lúča a šírka laserovej čiary určuje do určitej miery časovú koherenciu lasera, výkon lasera pozitívne koreluje s jasom lasera a kvalita laserového lúča úzko súvisí so smerovosťou lasera.

Kvalita laserového lúča má preto dôležitý vplyv na aplikáciu laserovej komunikácie, prenos energie na diaľku, výrobu laserov a ďalšie oblasti.

3. StrehlRate

Strellerov pomer je definovaný ako pomer maximálnej intenzity svetla vzdialeného poľa na skutočnej osi lúča k maximálnej intenzite svetla na ideálnej osi lúča s rovnakým výkonom a rovnomernou fázou. Jeho výraz je:

SR≈exp (-(2πδΥ λ)2) (5)

Kde, Δ- vlnová aberácia laserového lúča,λ- vlnová dĺžka lasera. Strellerov pomerový faktor odráža maximálnu intenzitu svetla na osi vzdialeného poľa, ktorá závisí od chyby čela vlny a môže odrážať vplyv skreslenia čela vlny na kvalitu lúča.

Často sa používa v atmosférickej optike a používa sa hlavne na hodnotenie výkonu adaptívnych optických systémov na zlepšenie kvality lúča.

Streelby SR hrá dôležitú úlohu pri hodnotení efektu adaptívnej optickej korekcie vysokoenergetických laserových zbraňových systémov. Vysokoenergetický laserový zbraňový systém pozostáva hlavne z dvoch podsystémov: vysokoenergetického lasera a zariadenia na smerovanie lúča.

Keď má vysokoenergetický laserový zbraňový systém adaptívnu optickú korekciu, iba kvalita lúča vychádzajúceho z lasera, kvalita lúča odchádzajúceho lúča smerovača lúča a kvalita lúča vysokoenergetického lasera do cieľový povrch nestačia na to, aby odrážali zlepšenie kvality lúča adaptívneho systému pri prenose energie vysokoenergetického lasera do priestoru a mala by sa vyhodnotiť kvalita lúča pred a po adaptívnej korekcii.

SR sa používa na odrážanie kvality lúča od uhla fázy, čo môže lepšie odrážať výkon adaptívneho systému na korekciu skreslenia čela vlny. Prostredníctvom merania a porovnávania SR v podmienkach otvorenej a uzavretej slučky adaptívneho optického systému možno analyzovať a definovať pracovný výkon adaptívneho optického systému:

n=SRS 'n (6)

Vyššie uvedený vzorec môže odrážať korekčný účinok skreslenia čela vlny adaptívnym optickým systémom. V prevádzkovom stave s uzavretou slučkou má adaptívny optický systém tiež problém s jitterom, ktorý vážne ovplyvní kvalitu lúča.

Na základe analýzy hlavných faktorov ovplyvňujúcich kvalitu lúča má metóda kompenzácie nulovej spätnej väzby a kompenzácie skreslenia čela vlny veľký praktický význam pre kontrolu kvality lúča. Strehlov pomer však odráža iba maximálnu intenzitu svetla na optickej osi vzdialeného poľa a nemôže poskytnúť distribúciu intenzity svetla, ktorá sa týka aplikácie energie.

Okrem toho môže len približne odrážať kvalitu lúča a nemôže poskytnúť veľmi užitočného sprievodcu pri navrhovaní optického systému.

4. M-faktor

Faktor M2 kvality laserového lúča je uznávaný medzinárodnou optickou komunitou a odporúčaný Medzinárodnou organizáciou pre normalizáciu (ISO). Faktor M2 prekonáva obmedzenia bežných metód hodnotenia kvality lúča a je veľmi dôležité použiť faktor M2 ako hodnotiaci štandard pre kontrolu kvality a pomocný návrh laserových systémov.

Metóda hodnotenia faktora M2 sa často používa pre laserový lúč so spojitým rozložením intenzity v časti lúča generovaného nízkovýkonnými lasermi. Pretože druhý moment lúča sa používa na definovanie šírky lúča, vyžaduje sa, aby bol merací prístroj vysoký.

Vo vzorci jasu sa priemer pásu laserového lúča používa na vyjadrenie oblasti jasu zdroja svetla ΔS{0}}λd2o, uhol divergencie vzdialeného poľa laserového lúča sa používa na vyjadrenie pevného uhla svetla. zdroj ΔΨ=14πθ2f a súčin d0θf je vyjadrený faktorom M2, potom možno vyjadriť vzorec jasu laserového lúča: B= pδs ·ΔΨ=P(M2)2· λ2(21) Charakteristiky laserového lúča môžu byť vyjadrené niekoľkými parametrami, ako je výkon, vlnová dĺžka a kvalita lúča. Faktor kvality lúča M2 je základným parametrom na charakterizáciu vysokého jasu a dobrej priestorovej koherencie laserového lúča.

Distribúcia svetelného poľa v priestorovej a frekvenčnej oblasti sa používa na vyjadrenie faktora kvality lúča M2, teda M2= 4πσs-σSv, je známe, že faktor M2 môže odrážať charakteristiky intenzity rozloženie a fázové rozloženie svetelného poľa]. V porovnaní s inými metódami hodnotenia môže faktor M2 lepšie odrážať podstatu kvality lúča, má silnú univerzálnosť a integrálne odráža priestorové rozloženie intenzity svetla.

Faktor M2 nie je vhodný na hodnotenie kvality lúča vysokoenergetického lasera. Rezonančná dutina vysokoenergetického lasera je vo všeobecnosti nestabilná a výstupný laserový lúč je nepravidelný, takže nebude existovať žiadny "optický pás". Navyše pre vysokoenergetický laserový lúč s diskrétnou distribúciou energie je polomer bodu vypočítaný definíciou druhého momentu ďaleko od skutočného. Výsledná chyba faktora M2 je veľká.

Faktor M2 vyžaduje, aby rozloženie intenzity prierezu lúča nemalo strmú hranu, napríklad pre „super-Gaussov lúč“ faktor M2 nie je použiteľný.

Definícia a meranie kvality laserového lúča sú vyvinuté s generovaním a vývojom laserov. V súčasnosti definícia a meranie kvality laserového lúča nedosiahli úplne konsenzus a sú v stave „výskumu a používania“. S prelomom laserovej vedy a pokrokom v technológii však definícia a meranie kvality lúča stále čelí mnohým novým problémom a výzvam.

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.