Principio y aplicación del sistema de expansión de haz láser
En principio, el principio del sistema de expansión del rayo láser es el mismo que el del telescopio, excepto que la posición de la lente del objetivo y la lente de imagen está invertida. El sistema de expansión del haz de Kepler formará un área de enfoque de energía entre las dos lentes, calentando El aire circundante puede causar errores de frente de onda, y los láseres de alta potencia pueden incluso causar ionización del aire. Por lo tanto, la mayoría de los expansores de haz utilizarán expansores de haz Galileo. Sin embargo, en algunos expansores de haz que requieren filtrado espacial para cambiar la calidad del haz, se utiliza el sistema expansor de haz tipo Kepler, porque el expansor de haz tipo Kepler tiene un punto focal entre las lentes que es conveniente para colocar el filtro.
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Aplicación de la expansión del rayo láser
(1) El diámetro del haz de salida del láser generalmente es fijo. Para satisfacer las diferentes necesidades, se requieren la mayoría de los sistemas de expansión de rayo láser. La expansión del rayo láser puede reducir primero la densidad de potencia, reduciendo así la probabilidad de daños inducidos por láser y prolongando la vida útil de los componentes del láser.
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(2) Cuando la distancia de transmisión es larga, la divergencia del haz se minimiza.
Suponiendo que los parámetros de un sistema expansor de haz son los siguientes, aumento del expansor del haz láser = MP = 10X, diámetro del haz de entrada = 1 mm, divergencia del haz de entrada = 0,5 mrad, distancia de trabajo = L = 100 m.
Entonces el diámetro de salida del haz después de la expansión del haz es:
Sin expansión de haz:
Puede verse que el uso de la expansión del haz puede reducir en gran medida la divergencia del haz durante la transmisión láser a larga distancia.
(3) Minimice el tamaño del punto de enfoque
El tamaño del punto generalmente se basa en el centro del haz y la intensidad en el centro como el radio del círculo. El tamaño del punto focal de una lente ideal generalmente se puede calcular de acuerdo con la siguiente fórmula
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El tamaño del punto está básicamente determinado por la combinación de difracción y diferencia de fase. La diferencia de fase se refiere principalmente a la aberración esférica, por lo que la fórmula enumera el término de difracción y el término de aberración esférica. Puede verse en el término de difracción que cuanto más corta es la distancia focal, más pequeña es la mancha y cuanto mayor es el diámetro de entrada, más pequeña es la mancha. Por un lado, después de la expansión del haz, el diámetro de entrada aumenta y el término de difracción se reduce, pero también aumenta el término de aberración esférica, como se muestra en la figura. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, debe sopesarse de acuerdo con la situación real.