Прикладная лазерная оптика - Климков Ю.М.
Скачать (прямая ссылка):
Ф1 (-*> = — — J -
Заменяя М0 значением 2Ф/яи>2, .найдем
Ф» (-*) = -f-l1 - Ч> (V2x/w)]. (86)
При движении шторки от дг = 0 до л' = оо величина потока увеличивается по закону, аналогичному (86):
Ф2 (*) = “I1 +Ф (» 2 x/w)].
Общая зависимость Ф(л)=Ф(г) построена на рис. 5В' (кривая 1). Если, наоборот, шторка при своем движении закрывает пу- -чок, то уменьшение потока при движении шторки от х——оо до х = 0 выражается в виде
Ф; (-*)=Ф— J f Л^.е—1
dxdy.
Произведя действия, аналогичные предыдущим, найдем ф[ (—дг) =-^- [1 + у (Ул2 x/w)],
112
а при движении шторки от х—(> до х—оо
ф2 (*) ='Х11 ~ ^ (V%x/w)].
Общая зависимость ф; (х) построена на рис. 53 (кривая 2).
В случае, когда пучок одномодового излучения делится ребром разделительной призмы (рис. 54), разность потоков, отраженных гранями призмы,
ДФ (х) = 2 J If M0e~2^xlw)2+ly/w^dxdy,
О —.оо
где х — координата .разделительного ребра призмы относительно оси пучка, или
ДФ (х) = -у nw2M^ 2 x/w).
Произведя замену М0> получим
ДФ (х) = ф-ф \г‘2 x/w).
График зависимости ДФ(х)=ДФ(л) представлен на рис. 55.
Зная потери энергии на каждом оптическом элементе, нетрудно вычислить и общую величину потерь, Однако сравнительно легко задача решается только без учета состояния поляризации формируемого излучения. Задача энергетического расчета значительно осложняется, если необходимо учесть состояние поляризации. В этом случае необходимо знать следующие параметры системы:
1. Азимут и сдвиг фаз между перпендикулярной и параллельной компонентами электромагнитного колебания источника излучения.
2 Все углы падения для последовательно расположенных оптических элементов.
3. Оптические постоянные отражательных компонентов, показатель преломления изотропных диэлектриков.
По известным е, п и и рассчитывают коэффициенты отражения для взаимно перпендикулярных компонент поляризации рц и pj_. С помощью заданного или вычисленного азимута поляризации а определяют истинное значение р для данного оптического элемента. При необходимости энергетический расчет с учетом состояния поляризации может быть дополнен расчетом доли энергии излучения с заданным состоянием поляризации.
Если в работе лазерного прибора используются атмосферный канал и объект наблюдения, то, разумеется, наряду с ослаблением потока в оптической системе, необходимо учитывать искажения сигнала в атмосфере [114] и при отражении дф/f
от объекта [25]. Атмосфера, искажая сиг- 1,0
нал и вызывая появление различного рода оптических помех на входе приемного устройства, ограничивает технические возмож- 45
ности лазерных систем. ?
О
Рис. 55. Зависимость разности потоков при делении ... 1 2 г/ш
основной моды разделительной призмой от rjw
113
Приведем некоторые соотношения, которые могут быть полезны при энергетическом расчете [14]. Коэффициент рассеяния излучения в аэрозольной атмосфере в диапазоне длин волн от 0,55 до 6 мкм описывается формулой
а (X) =а (0,55) [и„ + п1Х-"2], (87)
где п0, nt и п2 — эмпирические коэффициенты, значения которых приведены в табл. 9.
Таблица 9
Значения эмпирических коэффициентов в формуле (87)
Периоды Тип погоды По И. п2
Летний Дымка после сильного дождя (радиационная) Устойчивая дымка SM> 4км 0 0,06 0,4 0,36 1,88 1,88
Весенне-осенний Дымка Туманная дымка Дымка с изморосью 0,1 0,01 0,3 0,45 0,80 0,50 1,30 0,50 0,60
Зимний «Ледяная» дымка Зимняя дымка Дымка со снегом 0,25 0,0 0,77 0,45 0,58 0,15 1.24 1.24 1.24
Следует напомнить, что если лазерное излучение регистрируется приемником излучения, то для расчета электрического сигнала да выходе приемника нужно пользоваться .величиной спектральной (монохроматической) чувствительности приемника [18], а при расчете отношения сигнал/шум —• монохроматическим порогом чувствительности. Значения спектральной чувствительности и монохроматического порога чувствительности для некоторых приемников излучения приведены в табл. 1П, ЗП приложения. Спектральные параметры в табл. 1П, ЗП приведены для длины волны максимальной чувствительности приемника. Для любой другой длины волны необходимо .величину спектральной чувствительности умножить, а величину монохроматического порога чувствительности разделить на относительную спектральную чувствительность приемника на данной длине волны (табл. 2П приложения). Следует учитывать, что в каждом конкретном случае приведенные значения 5^ и Фп% могут отличаться от действительных значений за счет неравномерности распределения чувствительности по площадке приемника и неравномерности распределения интенсивное™ в лазерном пучке, а также неопределенности положения кривой чувствительности на шкале длин .волн [40]. При работе с лазерными приборами необходимо соблюдать допустимые нормы облучения. Световые эквиваленты лучистой энергии для некоторых длин волн излучения лазеров приведены в табл. 7П приложения [28].
114
Приложение
Таблица 1П
Спектральные параметры приемников излучения для видимой и олижией инфракрасной областей спектра
Марка
приемника
Тип спектральной характеристики
Спектральная чувствительность при S* — 1. А/Вт
