Прикладная лазерная оптика - Климков Ю.М.
Скачать (прямая ссылка):
б. Если полученная расходимость меньше заданной, то следует уменьшить размер лазерного пучка на выходном компоненте, что позволит снизить требования к качеству оптической системы или уменьшить размер выходного компонента. При этом необходимо принимать во внимание рост энергетических потерь вследствие экранирования. Минимальный диаметр выходного компонента, при котором дистигается необходимая расходимость, определяют из условия
2а2 > КцК/nQ.
100
7. Определение допустимых аберраций. Допустимые аберрации определяют в зависимости от возможного уровня энергетических потерь. Общий уровень энергетических потерь в оптической системе должен учитывать все факторы, и снижение основных энергетических параметров диаграммы направленности из-за аберраций ие должно увеличивать этот уровень. Для проверки этого условия необходимо найти значение коэффициента усиления и коэффициента направленного действия при наличии аберраций и сравнить их с соответствующими значениями при отсутствии последних. Значения аберраций, при которых снижение энергетических параметров не превышает допустимого уровня, и будут представлять собой искомые величины.
8. Расчет расходимости пучка при наличии аберраций. Значения коэффициентов дифракции кя для конкретной степени ограничения при «аличии аберраций определяют по формуле
кд'Л = Кд + Д>-’ где Лд определяется с помощью табл. на стр. 41. Д ^ — абераци-опная поправка.
Для значений кд при аберрациях, равных Х/4, Д^ =0,05,
а при аберрациях, равных Х/2, Ад, = 0,4. Соответствующие значения для *до,5 равны 0,12 и 0,8—ОД Для значений лдо введение аберрационных поправок не имеет смысла, так как исчезает резкая граница между центральным и боковым лепестком диаграммы направленности. Определение Д^ для степени ограничения a/w— 1 можно выполнить с помощью графиков, приведенных на рис. 26,
17. Расчет коэффициентов дифракции для произвольных величины и вида аберраций может быть произведен по алгоритму (69). После тределения коэффициентов дифракции расчет расходимости пучка фоизводят по формуле (43), справедливой для дальней зоны.
9. Расчет энергетической расходимости. Изменение энергетической расходимости при наличии кривизны поля рассчитывают с по-иощью данных табл. 4, а при сферической аберрации — табл. 5.
Значение абсолютной доли энергии в пучке с заданной расхо-цимостью можно найти в % следующим образом:
В = А (100 — С),
где А определяется из табл. 1, а С — из табл. 4 и 5. Для произ-юльных значений кя расчет доли полной энергии выполняют методом численного интегрирования по алгоритму (70), и, наоборот, шачения кд для заданной доли энергии определяют по тон же формуле (70) с учетом 'выполнения условия для заданного уровня Удержания энергии. После определения кд энергетическую рас-«одимость лазерного пучка в дальней зоне рассчитывают по формуле (40).
< 10. Коррекция амплитудного распределения при наличии абер-
|аций. Если при наличии аберраций требуемые энергетическая рас-одимость и минимум энергетических потерь но обеспечиваются, то еобходнмо:
. а) изменить диаметр лазерного пучка в плоскости выходного «омпонента. При этом следует учитывать, что уменьшение расходимости за счет роста виньетирования возможно при аберрациях не Чтее 7.14. При более высоком уровне аберраций рост виньетирова-»ия вызывает обратный эффект за счет повышения критичности
101
!
j
параметров диаграммы направленности к распределению фазы на 1
выходном компоненте; i 4XR (f')2
б) провести расчет параметров согласно пунктам 7—9 данной R'9==___________алаз '•>2'________
методики. Повторить .выбор диаметра лазерного пучка до тех пор, ' 3 4 (ХА___f' —d i2_l»2
пока значения выходных параметров в пунктах 7—9 не будут / '1 v + ''элаз
удовлетворять заданным; , где Л = /.' + _ L пасстоянш» ^
d) в случае необходимости провести коррекцию аберраций до ,тями р'р между фокальными плоскос-
значений, которые обеспечивают заданные выходные параметры ' 1 и компонентов, причем Д имеет положительный
пучка при выбранных размере лазерного пучка и диаметре выходного когда точка F2 расположена пенее F' ‘ 1,2к’
компонента. пР,________________ _ ________ ____ 1 ’ т- е- когда компоненты
_ , „—^ |компоненты
л=пЖГиТСЯйДРуГ с, лругом' двигаясь из исходного положения при Ш втором этапе рассчитывают оптическую систему, с помощью их тонкими);^^ ~ Расст~ ™У компонентами (считаем которой в плоскости выходного компонента достигается выбранное х=(1 4 d If')2 4- IR
амплитудно-фазовое распределение поля; т 11 п> < 'э л1 >
I. Определение увеличения оптической системы d, — расстояние от первого компонента до перетяжки пехо-нпгп
а) рассчитать параметры исходного лазерного пужа. пучка; Rg л—конфокальный параметр пучка лазера.
Анализ формулы для Ra2 показывает, что прн выбранном зна-Х/?э/(2я), ченин f2 и rfj = /j максимальная величина R32, а следова-
тельно, минимальная расходимость пучка на выходе системы где R3 — конфокальный параметр резонатора лазера. достигается при Д=0, т. е. при использовании телескопической си-
б) определить требуемое увеличение стемы.^ Если — rf=?/,, то минимальная расходимость прн
