Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Климков Ю.М. -> "Прикладная лазерная оптика " -> 39

Прикладная лазерная оптика - Климков Ю.М.

Климков Ю.М. Прикладная лазерная оптика — М.: Машиностроение, 1985. — 128 c.
Скачать (прямая ссылка): prikladnayalazernayaoptika1985.djvu
Предыдущая << 1 .. 33 34 35 36 37 38 < 39 > 40 41 42 43 44 45 .. 52 >> Следующая

2. Выбрать положение компонента относительно перетяжки фокусируемого пучка (лазера). Как правило, расстояние между оптической системой и лазером должно быть как можно меньше, так как в этом случае меньше размер пучка в плоскости компонента, а следовательно, при выбранном относительном отверстии меньше фокусное расстояние компонента. Кроме того, при этом уменьшаются габариты установки.
3. Рассчитать по формуле (15) диаметр пучка в плоскости фокусирующего компонента. Определить световой диаметр компонента, умножив диаметр пучка на 2,2. При этом можно будет пренебречь увеличением сфокусированного пятна за счет дифракционных явлений и воспользоваться простыми формулами для расчета размера пятна.
4. Найти фокусное расстояние фокусирующего компонента как световой диаметр компонента, деленный на выбранное относительное отверстие.
5. Рассчитать по формуле (30) конфокальный параметр сфокусированного пучка, а затем по формуле (14) — размер пятна в плоскости перетяжки.
6. Определить по формуле (31) положение плоскости перетяжки за фокусирующим компонентом.
7. Провести аберрационный аиализ системы, из которого определить фактический размер пятна. Если фокусирование проводится с целью получения определенного распределения плотности энергии в пятне, то следует учитывать, что влияние аберраций скажется не только на увеличении размера пятна, но и на перераспределении энергии в нем.
При фокусировании лазерного излучения с помощью одного компонента сфокусированное пятно расположено вблизи самого компонента, так как фокусное расстояние его невелико, а перетяжка находится вблизи фокальной плоскости. Поэтому с помощью одного компонента нельзя сфокусировать лазерный пучок на сравнительно большом расстоянии от оптической системы.
94
Задачу можно решить с помощью двухкомпонентнои системы [18). Первый компонент выбирают из условия получения за ним минимально возможного значения конфокального параметра #э1 • Выбор этого компонента осуществляется поэтому так же, как и при фокусировании одним компонентом, но в этом случае он может быть и отрицательным. Второй компонент должен быть длиннофокусным и положительным. Его фокусное расстояние /2 и положение относительно перетяжки, образованной первым компонентом (—rf2), должны быть такими, чтобы выполнялось неравенство
(R’3l/2{'2)2 (l + d2/f2)2. (76)
В этом случае формулы (30) и (31) по отношению ко второму компоненту могут быть записаны в виде
R'32 = R32/(\ + d2/f'2f-. (77)
l-d’2/f2= 1/(1 +rf2//s) ; (78)
где Кэ2 = ДэГ
Если выбрать J2 = - - (1 + т) f2, где т — небольшая положительная величина, близкая к нулю, то d.; = [(i + m)/«ii
т. е. перетяжка сфокусированного пучка будет находиться на расстоянии от оптической системы, значительно превышающем фокусное расстояние второго компонента. Правда, величина Rэ2 ’ при
этом будет в 1/т2 больше, чем R3l, а размер перетяжки в 1 /т
раз больше размера перетяжки за первым компонентом. Другими словами, во сколько раз расстояние до плоскости фокусирования превышает фокусное расстояние второго компонента, во столько раз увеличивается размер пятиа, сфокусированного первым компонентом. Однако, если с помощью первого компонента получить достаточно малый размер пятна, то и искомый размер пятна будет достаточно мал. Например, излучение основной моды лазера с Х=0,5 мкм и Яо=2000 мм можно сфокусировать на расстоянии 200 м в пятно с размером 2 мм при помощи двухкомпонентной оптической системы с fx = — 5 мм и /2 =200 мм. (При этом не учитываются дифракционное и аберрационное увеличения размера пятна). Выражения для расчета размера пятна, сфокусированного на заданное расстояние, приведены в работе [20], а в работе [21] изложены требования к оптической системе, формирующей пучок лазера с оптимальными параметрами.
Нетрудно видеть, что формула (78) совпадает с формулой Гаусса, а формула (77) — с формулой для увеличения оптической системы, если перетяжки перед и за вторым компонентом рассматривать как предмет и его изображение соответственно. Действительно, при принятых условиях «кривизной» лазерных лучей можно пренебречь и пользоваться формулами геометрической оп-
95
тики. В работе [39] задача фокусировки одномодового излучения лазера решена с помощью геометрооптической модели лазерного пучка в виде лучевого пакета.
2. КОЛЛИМАЦИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Под коллимацией понимают уменьшение расходимости собственно пучка излучения лазера. Чтобы уменьшить естественную расходимость лазерного пучка, необходимо преобразовать его таким обра-разом, чтобы коллимированный пучок характеризовался большим значением конфокального параметра или размера перетяжки [см. формулу (21)]. Эту задачу можно решить двумя способами. Первое решение заключается в том, что некоторый оптический компонент надо расположить на таком расстоянии от лазера, чтобы размер пучка в плоскости этого компонента за счет естественной расходимости пучка достиг необходимого размера перетяжки в коллимированном пучке. Выбирая фокусное расстояние этого компонента равным радиусу кривизны волнового фронта пучка, падающего иа компонент, мы получим в плоскости компонента перетяжку нужного размера, а за компонентом будем иметь пучок заданной расходимости.
Предыдущая << 1 .. 33 34 35 36 37 38 < 39 > 40 41 42 43 44 45 .. 52 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed