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Principio e applicazione del sistema di espansione del raggio laser


In linea di principio, il principio del sistema di espansione del raggio laser è lo stesso di quello del telescopio, tranne per il fatto che la posizione della lente dell'obiettivo e della lente di imaging è invertita. Il sistema di espansione del fascio Kepler formerà un'area di focalizzazione dell'energia tra le due lenti, riscaldando L'aria circostante può causare errori del fronte d'onda e i laser ad alta potenza possono persino causare la ionizzazione dell'aria. Pertanto, la maggior parte degli espansori di raggio utilizzerà gli espansori di raggio Galileo. Tuttavia, in alcuni espansori di raggio che richiedono il filtraggio spaziale per modificare la qualità del raggio, viene utilizzato il sistema di espansione del raggio di tipo Kepler, poiché l'espansore di raggio di tipo Kepler ha un punto focale tra le lenti che è conveniente per posizionare il filtro.





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Applicazione dell'espansione del raggio laser

(1) Il diametro del fascio di uscita del laser è generalmente fisso. Per soddisfare le diverse esigenze, è necessaria la maggior parte dei sistemi di espansione del raggio laser. L'espansione del raggio laser può prima ridurre la densità di potenza, riducendo così la probabilità di danni indotti dal laser e prolungando la durata dei componenti laser





Produttore di espansori a fascio di ingrandimento fisso


(2) Quando la distanza di trasmissione è lunga, la divergenza del raggio è ridotta al minimo.
Supponendo che i parametri di un sistema di espansione del raggio siano i seguenti, ingrandimento dell'espansore del raggio laser = MP = 10X, diametro del raggio in ingresso = 1 mm, divergenza del raggio in ingresso = 0,5 mrad, distanza di lavoro = L = 100 m.


Quindi il diametro di uscita del raggio dopo l'espansione del raggio è:





Senza espansione del fascio:




Si può vedere che l'uso dell'espansione del raggio può ridurre notevolmente la divergenza del raggio durante la trasmissione laser a lunga distanza.
(3) Ridurre al minimo le dimensioni del punto di messa a fuoco
La dimensione del punto è generalmente basata sul centro del raggio e l'intensità al centro come il raggio del cerchio. La dimensione del punto focale di una lente ideale può solitamente essere calcolata secondo la seguente formula





Espansore del fascio della macchina per marcatura laser CO2

La dimensione dello spot è fondamentalmente determinata dalla combinazione di diffrazione e differenza di fase. La differenza di fase si riferisce principalmente all'aberrazione sferica, quindi la formula elenca il termine di diffrazione e il termine di aberrazione sferica. Si può vedere dal termine di diffrazione che minore è la lunghezza focale, minore è il punto e maggiore è il diametro di ingresso, minore è il punto. Da un lato, dopo l'espansione del raggio, il diametro di ingresso viene aumentato e il termine di diffrazione viene ridotto, ma viene anche aumentato il termine di aberrazione sferica, come mostrato in figura. Pertanto, nelle applicazioni pratiche, dovrebbe essere pesato in base alla situazione reale.