Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Климков Ю.М. -> "Прикладная лазерная оптика " -> 26

Прикладная лазерная оптика - Климков Ю.М.

Климков Ю.М. Прикладная лазерная оптика — М.: Машиностроение, 1985. — 128 c.
Скачать (прямая ссылка): prikladnayalazernayaoptika1985.djvu
Предыдущая << 1 .. 20 21 22 23 24 25 < 26 > 27 28 29 30 31 32 .. 52 >> Следующая

При искажении сферичности волнового фронта гауссовый характер лазерного пучка нарушается, и понятие конфокального параметра пучка теряет смысл. Возникает задача определения пространственных параметров пучка после прохождения им оптической системы прн наличии в последней аберраций.
Однн из методов решения этой задачи заключается в том, чтобы характеризовать пучок за оптической системой новым значением
конфокального параметра, полученного с учетом аберраций: Raa.
As'-ztA Причем при вычислении абер-
раций желательно использовать традиционный аппарат аберрационного расчета оптических систем, разработанный для нелазерного излучения.
В принципе эта задача решается следующим образом. Так как сферическому фронту лазерного пучка можно сопо-
Рис. 24. Волновая сферическая
аберрация
60
ставить Центр некоторого гомоцентрического пучка или Точку предмета в обычном понимании, то пз лазерного пучка, падающего на оптическую систему, следует выбрать луч, координаты которого будут определяться положением центра кривизны волнового фронта и расходимостью пучка. В зависимости от зоны оптической системы, для которой необходимо рассчитать аберрации, положение луча может характеризоваться и неполным значением расходимости. Далее следует определить координаты выбранного луча на выходе из оптической системы. Рассчитав высоту пересечения луча с последней оптической поверхностью и угол с осью оптической системы, можно определить в некоторой плоскости размер пучка и радиус кривизну воображаемого волнового фронта, касательного к этой плоскости. Принимая, что этот сферический фронт соответствует некоторому воображаемому гауссову пучку и воспользовавшись связью между параметрами гауссова пучка (28), можно рассчитать значение конфокального параметра этого пучка. Учитывая другую зависимость в лазерном пучке (29), можно определить и .положение перетяжки пучка за оптической системой.
Так как значения конфокального параметра и положения плоскости перетяжки получены из расчета реального луча, то они учитывают аберрации оптической системы, т. е. мы получим Raa и da. Зная R'3a и da, можно рассчитать пространственные параметры пучка, прошедшего через оптическую систему, с учетом аберраций. При решении задачи используем расчет Прохождения реального луча через оптическую систему, что и делается при традиционном расчете аберраций оптических систем. Таким образом, поставленная задача выполнена.
Здесь следует сделать несколько пояснений. Лазерный пучок не является гомоцентрическим, поэтому в зависимости от выбранной расходимости пучка положение центра кривизны волнового фронта («точки предмета») относительно оптической системы будет меняться. Для того чтобы учесть негомоцентричность, представим ее как наличие сферической аберрации самого лазерного пучка. В оптике это соответствует понятию аберрационного объекта. Как следует из рнс. 8, продольная сферическая аберрация лазерного пучка 6s = —Ri+Rz+A, где и — радиусы кривизны волновых фронтов пучка, попадающих соответственно в центр и на край первой оптической поверхности. Как показано в работе [18], величиной сферической аберрации собственно лазерного пучка можио пренебречь, поэтому при расчете входных координат расчетного луча можно считать, что
Rt+4d2 Ь = = 4 d ’
где d — расстояние от поверхности до плоскости перетяжки падающего пучка; R3— конфокальный параметр пучка.
При расчете прохождения выбранного пучка через оптические компоненты пренебрегают «кривизной» лазерного луча, считая, что он является прямолинейным и подчиняется законам геометрической оптики. Однако, если оптическая система состоит из двух и более компонентов и перетяжки расположены между компонентами, то для каждого последующего компонента координаты входного луча необходимо находить из расчета идеальной оптической системы.
61
Рис. 25. К определению аберрационных параметров гауссова пучка
Вторым методом учета
влияния аберраций опти-
Zuig ческой системы на формирование лазерного пучка
является использование непосредственно значений аберраций, рассчитанных обычным способом. В этом случае величина поперечной сферической аберрации, определенная в плоскости перетяжки сформированного пучка, складывается с размером пятна, рассчитанным в параксиальном приближении. С помощью аберрационного размера перетяжки рассчитываем размеры пучка в любом сечении, а также расходимость пучка.
Третий метод учета влияния аберраций на лазерный пучок основан на использовании понятия «лучевого пакета». Положение лучей пакета за оптической системой находим путем расчета хода лучен через оптическую систему. Построив эти лучи, можно найти огибающие, соответствующие гауссову пучку с учетом аберраций [38].
Рассмотренные методы, очевидно, можно использовать только в том случае, когда параметры гауссова пучка хотя п изменяются вследствие аберраций, но пучок сохраняет гауссов характер. Как будет показано в следующем параграфе, это возможно при значении сферической волновой аберрации меньше Х/А. Способы расчета влияния аберраций больших Л/4 на гауссов пучок, а также на лазерный пучок любой формы, изложены в п. 2 и 3 гл. 4.
Предыдущая << 1 .. 20 21 22 23 24 25 < 26 > 27 28 29 30 31 32 .. 52 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed