Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Климков Ю.М. -> "Прикладная лазерная оптика " -> 17

Прикладная лазерная оптика - Климков Ю.М.

Климков Ю.М. Прикладная лазерная оптика — М.: Машиностроение, 1985. — 128 c.
Скачать (прямая ссылка): prikladnayalazernayaoptika1985.djvu
Предыдущая << 1 .. 11 12 13 14 15 16 < 17 > 18 19 20 21 22 23 .. 52 >> Следующая

Ad == ^2 4“ ^ — ^1»
М = (d[ — t)!n+t — d[/n\
Ad=t (n—l)/n. (38)
Как в случае сходящегося, так и в случае расходящегося пучка перетяжка смещается в направлении распространения излучения на величину Ad относительно плоскости перетяжки исходного пучка (рис. 15). Формула (38) совпадает с формулой для смещения изображения точки плоскопараллельной пластинкой, справедливой в геометрической оптике для параксиальных лучей.
В зеркальных и зеркально-линзовых оптических системах с центральным экранированием при формировании лазерного пучка основной моды возникают большие потери энергии. Для того чтобы избежать этого, применяют специальные согласующие элементы — акси-коны, преобразующие сплошное распределение интенсивности в кольцевое. Согласование параметров аксикона с параметрами пучка и оптической системы производится по законам геометрической оптики. Вопросы распространения лазерного излучения по оптическим световодам рассмотрены в работе [35].
37
Глава 3
ФОРМИРОВАНИЕ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА РЕАЛЬНОЙ [ОГРАНИЧИВАЮЩЕЙ) ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ
1. ВЛИЯНИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ НА ПАРАМЕТРЫ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА
Рассмотрим этот вопрос применительно к гауссовому пучку. Влияние ограничения на параметры негауссова пучка, в принципе, рассматривается аналогично, но распределение'амплитуды и фазы поля в плоскости ограничивающей диафрагмы, которое соответствует реальному пучку, может быть таким, что приведет к значительным математическим трудностям при расчете эффектов ограничения. Любая оптическая система ограничивает поперечные размеры гауссова пучка, так как гауссово распределение теоретически бесконечно, а оптические детали имеют конечные размеры. Ограничение пучка, естественно, приводит к появлению дифракционных эффектов. Они будут искажать закономерности формирования пучка идеальной оптической системой, которые были рассмотрены в предыдущей главе и в которых не учитывалось влияние дифракции. Логично предположить, что роль дифракционных эффектов зависит от степени ограничения пучка, т. е. от соотношения размеров ограничивающей диафрагмы (апертуры) и размеров пучка в плоскости этой диафрагмы. Выше было показано, что ограничение начинает заметно сказываться прн размере апертуры, когда ajw<.2,2, где размер пучка определен по уровню 1/е2. Если о/ш^2,2, то систему можно считать идеальной, т. е. имеющей бесконечно большие поперечные размеры. Оптическую систему, которая ограничивает поперечные размеры пучка таким образом, что ajw^2,2, будем называть идеальной оптической системой.
В реальной оптической системе те параметры пучка, которыми он характеризовался при его формировании идеальной оптической системой, утрачивают свое значение. Исходный пучок теперь должен определяться распределением амплитуды и фазы электромагнитного поля в плоскости ограничивающей апертуры, а выходной пучок — дифракционными эффектами. Дифракционные эффекты приведут к тому, что в плоскости, расположенной на некотором расстоянии от плоскости ограничения, пучок будет характеризоваться некоторым распределением амплитуды и фазы поля, вид которого зависит от размера диафрагмы, распределения поля в плоскости диафрагмы и от расстояния между плоскостями ограничения и наблюдения (анализа) .
Можно представить себе, что решение задачи о, формировании лазерного пучка реальными многокомпонентными оптическими системами в общем случае представляет собой трудную проблему. Однако целесообразно ограничиться некоторыми частными случаями, имеющими наиболее важное значение для практики. Следует отметить, что большинство задач по формированию лазерного излучения решается либо с помощью одного оптического компонента, например задачи концентрации (фокусирования) и согласования лазерного излучения, либо с помощью двухкомпонентных систем (коллимация и изменение диаграммы направленности). Причем в последнем случае, как правило, ограничения пучка первым компонентом можно избежать. Поэтому важное значение приобретает вопрос о формировании
38
гауссова пучка оптической системой, в которой ограничение имеет место на одном, выходном, компоненте [22].
В зависимости от назначения оптической системы, по дифракционной картине требуется рассчитать различные параметры пучка, причем знание одних параметров не требует знания остальных. Например, при расчете диаграммы направленности необходимо знать распределение энергии излучения по угловым направлениям в дальней зоне, но необязательно знать закон изменения интенсивности излучения по оси распространения в ближней зоне. Наоборот, при фокусировании излучения главное значение имеет этот закон. Поэтому целесообразно оценивать действие ограничивающей оптической системы на различные параметры пучка отдельно. Общую картину формирования лазерного пучка оптической системой можно воссоздать, в случае необходимости, зная закономерности изменения отдельных параметров пучка за ограничивающим компонентом и учитывая действие каждого компонента. Именно такой подход позволяет упростить задачу и довести ее решение до инженерного уровня.
Общую картину поведения пучка за ограничивающей апертурой представим себе следующим образом. Непосредственно за диафрагмой существует область пространства, в которой вид относительного распределения амплитуды и фазы поля меняется в зависимости от расстояния между плоскостями ограничения и наблюдения. Эту область будем называть ближней зоной лазерного излучения для ограниченного пучка (зона дифракции Френеля). За ней следует область, начиная с которой вид относительного распределения амплитуды и фазы поля остается неизменным. Это дальняя область лазерного излучения для ограниченного пучка (зона дифракции Фраунгофера).
Предыдущая << 1 .. 11 12 13 14 15 16 < 17 > 18 19 20 21 22 23 .. 52 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed