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Princípio e aplicação do sistema de expansão de feixe de laser

2020-10-13 18:49:16

Em princípio, o princípio do sistema de expansão do feixe de laser é o mesmo do telescópio, exceto que a posição da lente objetiva e da lente de imagem é invertida. O sistema de expansão do feixe Kepler formará uma área de foco de energia entre as duas lentes, aquecendo. O ar circundante pode causar erros de frente de onda e os lasers de alta potência podem até causar ionização do ar. Portanto, a maioria dos expansores de feixe usará expansores de feixe Galileo. No entanto, em alguns expansores de feixe que requerem filtragem espacial para alterar a qualidade do feixe, o sistema expansor de feixe do tipo Kepler é usado, porque o expansor de feixe do tipo Kepler tem um ponto focal entre as lentes que é conveniente para colocar o filtro.





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Aplicação de expansão do feixe de laser

(1) O diâmetro do feixe de saída do laser é geralmente fixo. Para atender às diferentes necessidades, a maioria dos sistemas de expansão de feixe de laser são necessários. A expansão do feixe de laser pode primeiro reduzir a densidade de potência, reduzindo assim a probabilidade de danos induzidos por laser e estendendo a vida útil dos componentes do laser





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(2) Quando a distância de transmissão é longa, a divergência do feixe é minimizada.
Assumindo que os parâmetros de um sistema expansor de feixe são os seguintes, ampliação do expansor de feixe de laser = MP = 10X, diâmetro do feixe de entrada = 1 mm, divergência do feixe de entrada = 0,5 mrad, distância de trabalho = L = 100 m.


Então, o diâmetro de saída do feixe após a expansão do feixe é:





Sem expansão do feixe:




Pode-se ver que o uso da expansão do feixe pode reduzir muito a divergência do feixe durante a transmissão do laser de longa distância.
(3) Minimize o tamanho do ponto de foco
O tamanho do ponto geralmente é baseado no centro do feixe e a intensidade no centro como o raio do círculo. O tamanho do ponto focal de uma lente ideal geralmente pode ser calculado de acordo com a seguinte fórmula





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O tamanho do ponto é basicamente determinado pela combinação de difração e diferença de fase. A diferença de fase se refere principalmente à aberração esférica, então a fórmula lista o termo de difração e o termo de aberração esférica. Pode-se ver a partir do termo de difração que quanto menor o comprimento focal, menor o ponto e quanto maior o diâmetro de entrada, menor o ponto. Por um lado, após a expansão do feixe, o diâmetro de entrada é aumentado e o termo de difração é reduzido, mas o termo de aberração esférica também é aumentado, como mostrado na figura. Portanto, em aplicações práticas, deve ser pesado de acordo com a situação real.