레이저 빔 확장 시스템의 원리와 응용
원칙적으로 레이저 빔 확장 시스템의 원리는 대물 렌즈와 이미징 렌즈의 위치가 반전된다는 점을 제외하고는 망원경의 원리와 동일합니다. Kepler 빔 확장 시스템은 두 렌즈 사이에 에너지 초점 영역을 형성하여 주변 공기가 파면 오류를 일으킬 수 있으며 고출력 레이저는 공기 이온화를 일으킬 수도 있습니다. 따라서 대부분의 빔 확장기는 Galileo 빔 확장기를 사용합니다. 그러나 빔 품질을 변경하기 위해 공간 필터링이 필요한 일부 빔 익스팬더에서는 Kepler 형 빔 익스팬더 시스템이 사용됩니다. 왜냐하면 Kepler 형 빔 익스팬더는 필터 배치에 편리한 렌즈 사이에 초점을 가지고 있기 때문입니다.
레이저 빔 확장 적용
(1) 레이저의 출력 빔 직경은 일반적으로 고정되어 있습니다. 다양한 요구 사항을 충족하려면 대부분의 레이저 빔 확장 시스템이 필요합니다. 레이저 빔 확장은 먼저 출력 밀도를 줄여 레이저로 인한 손상 가능성을 줄이고 레이저 부품의 수명을 연장 할 수 있습니다.
(2) 전송 거리가 길면 빔 발산이 최소화됩니다.
빔 확장기 시스템의 매개 변수가 다음과 같다고 가정하면, 레이저 빔 확장기 배율 = MP = 10X, 입력 빔 직경 = 1mm, 입력 빔 발산 = 0.5mrad, 작동 거리 = L = 100m.
그러면 빔 확장 후 빔 출력 직경은 다음과 같습니다.
빔 확장 없음 :
빔 확장을 사용하면 장거리 레이저 전송 중에 빔 발산을 크게 줄일 수 있음을 알 수 있습니다.
(3) 초점 스폿 크기 최소화
스폿 크기는 일반적으로 빔의 중심과 원의 반경 인 중심의 강도를 기반으로합니다. 이상적인 렌즈의 초점 크기는 일반적으로 다음 공식에 따라 계산할 수 있습니다.
스폿 크기는 기본적으로 회절과 위상차의 조합에 의해 결정됩니다. 위상차는 주로 구면 수차를 나타내므로 공식은 회절 항과 구면 수차 항을 나열합니다. 회절 항에서 초점 거리가 짧을수록 스폿이 작아지고 입력 직경이 클수록 스폿이 작아지는 것을 알 수 있습니다. 한편으로 빔 확장 후 입력 직경이 증가하고 회절 항이 감소하지만 구면 수차 항도 그림과 같이 증가합니다. 따라서 실제 응용에서는 실제 상황에 따라 무게를 측정해야합니다.