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Prinzip und Anwendung des Laserstrahl-Expansionssystems


Im Prinzip ist das Prinzip des Laserstrahl-Expansionssystems dasselbe wie das des Teleskops, außer dass die Position der Objektivlinse und der Abbildungslinse umgekehrt ist. Das Kepler-Strahlaufweitungssystem bildet einen Energiefokusbereich zwischen den beiden Linsen, Erwärmung Die Umgebungsluft kann Wellenfrontfehler verursachen, und Hochleistungslaser können sogar Luftionisation verursachen. Daher verwenden die meisten Strahlaufweiter Galileo-Strahlaufweiter. Bei einigen Strahlaufwänden, bei denen eine räumliche Filterung erforderlich ist, um die Strahlqualität zu ändern, wird das Strahlaufwandsystem vom Kepler-Typ verwendet, da der Kepler-Strahlaufweiter einen Brennpunkt zwischen den Linsen aufweist, der zum Platzieren des Filters geeignet ist.





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Anwendung der Laserstrahlausdehnung

(1) Der Ausgangsstrahldurchmesser des Lasers ist im Allgemeinen fest. Um unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen, sind die meisten Laserstrahl-Expansionssysteme erforderlich. Die Laserstrahlausdehnung kann zunächst die Leistungsdichte verringern, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer laserinduzierten Beschädigung verringert und die Lebensdauer der Laserkomponenten verlängert wird





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(2) Wenn die Übertragungsentfernung lang ist, wird die Strahldivergenz minimiert.
Unter der Annahme, dass die Parameter eines Strahlaufwandsystems wie folgt sind, ist die Vergrößerung des Laserstrahlaufwands = MP = 10X, der Eingangsstrahldurchmesser = 1 mm, die Eingangsstrahldivergenz = 0,5 mrad, der Arbeitsabstand = L = 100 m.


Dann beträgt der Strahlausgangsdurchmesser nach der Strahlaufweitung:





Ohne Strahlaufweitung:




Es ist ersichtlich, dass die Verwendung der Strahlaufweitung die Strahldivergenz während der Fernlaserübertragung stark verringern kann.
(3) Minimieren Sie die Fokusfleckgröße
Die Punktgröße basiert normalerweise auf der Mitte des Strahls und der Intensität in der Mitte als Radius des Kreises. Die Brennfleckgröße eines idealen Objektivs kann normalerweise nach der folgenden Formel berechnet werden





Strahlaufweiterung der CO2-Lasermarkierungsmaschine

Die Punktgröße wird im Wesentlichen durch die Kombination von Beugung und Phasendifferenz bestimmt. Die Phasendifferenz bezieht sich hauptsächlich auf die sphärische Aberration, daher listet die Formel den Beugungsterm und den sphärischen Aberrationsterm auf. Aus dem Beugungsterm ist ersichtlich, dass der Punkt umso kleiner ist, je kürzer die Brennweite ist, je kleiner der Fleck ist und je größer der Eingangsdurchmesser ist. Einerseits wird nach der Strahlaufweitung der Eingangsdurchmesser vergrößert und der Beugungsterm verringert, aber auch der sphärische Aberrationsterm wird erhöht, wie in der Figur gezeigt. In praktischen Anwendungen sollte es daher entsprechend der tatsächlichen Situation gewogen werden.