כיצד להעריך את איכות קרן הלייזר? (חלק 1)

איכות קרן לייזרהוא אינדקס טכני חשוב של לייזר, והמאפיינים של הלייזר מוערכים מההיבט האיכותי. עם זאת, במשך זמן רב לא הייתה הגדרה מדויקת של איכות האלומה, ולא נקבעה שיטת מדידה סטנדרטית, מה שהביא אי נוחות למחקר וליישום המדעי.

בשנת 1988, AE Seigman הציגה פרמטר חסר מימדים של גורם איכות קרן, אשר תיאר את איכות קרן הלייזר בצורה מדעית והגיונית יותר ואומץ על ידי טיוטת התקן ISO/TC172/SC9/WG1 בשנת 1991. המחקר והמדידה של איכות קרן הלייזר גורם גם הפך למוקד מחקר בשנים האחרונות.

השיטות הנפוצות להערכת איכות האלומה הן:

מגבלת הדיפרקציה המקורית של מספר גורמים, יחס Streier, יחס היקף-אנרגיה, גורם M2, או גורם ה-K ההדדי שלו (גורם שידור אלומה), ההגדרה של איכות אלומה שונות מתאימה למטרות יישום שונות, המשקפת את הדגש על איכות האלומה שונה גם היא. יש להעריך את איכות הקורה בהתאם למטרת היישום הספציפית.

איכות הקרן היא דרך חשובה להעריך את מאפייני הלייזר מבחינת איכותו, אשר ממלא תפקיד חשוב בתכנון, ייצור, זיהוי ויישום הלייזר. ישנה משמעות רבה לדון כיצד לשכלל את האוניברסליות של גורמי איכות האלומה, לנתח את הגורמים המשפיעים על איכות האלומה ולשלוט בהם.

לניתוח הדיוק של טווחי לייזר ארוכי טווח ומטריית גובה לייזר, מדידת איכות האלומה היא חוליה חשובה, במיוחד חלוקת האנרגיה של האלומה וגודל ההפרש זווית ורוחב האלומה, ההשפעה על הד הטווח ברורה יותר , וגורם האיכות של קרן הלייזר יכול לשקף את איכות הלייזר לטווח ולשפר את דיוק המדידה.

1. עקיפה מקורית מגבילה מספר גורמים

מגבלת העקיפה המקורית של מספר גורמים מוגדרים כיחס בין זווית סטיית השדה הרחוק של האלומה הממשית הנמדדת לזווית סטיית השדה הרחוק של הקרן האידיאלית, והביטוי שלה הוא =θ/θ{{3 }} (1)

זווית פליטת השדה הרחוק θ נקבעת על ידי הנוסחה האסימפטוטית θ=limz→∞/w(z)z, ו-w(z) הוא רוחב נקודת האור ו-z הוא המיקום המתאים של האור לְזַהוֹת. במקרה שהקירוב הפרקסיאלי ודיפרקציית הצמצם זניחים, רוחב האלומה w(z) בשטח פנוי עומד במשוואת השידור הבאה:

w2(z)=w20 פלוס (M2)2 (λ/(πw0))2 (Z-Z0)2 (2)

כאשר z{{0}} הוא המיקום של המותניים w0. עבור אלומת גאוס אידיאלית, רוחב הנקודה w(z) מוגדר על ידי הרוחב בערך עוצמת האור המקסימלי 1/e2, וגודל הנקודה המוגדר מכיל 86.5 אחוז מהעוצמה הכוללת של האלומה גאוסית .

גורם הגבלת העקיפה המקורי מתאים בעיקר להערכת קרן הלייזר שנפלטה זה עתה מתהוד הלייזר, ויכול להעריך באופן סביר את איכות קרן השדה הקרוב. זהו מדד ביצועים סטטי המתאר את איכות האלומה של מערכת הלייזר, ואינו מתחשב בהשפעות של פיזור אטמוספרי, מערבולות והילה תרמית על הלייזר.

במערכת הנשק נגד אמצעי לייזר, ה-L נקבע בעיקר על ידי ה-L של מערכת נשק הלייזר היוצאת מהקרן וה-d של הקרן דרך כיוון הקרן.

2= 2L פלוס 2D (3)

הוא מספק בסיס להערכת איכות האלומה של מערכות נשק לייזר באנרגיה גבוהה.

מדידת הערך תלויה במדידה מדויקת של זווית סטיית השדה הרחוק של הקרן, עקב גורמי הלייזר עצמו והשפעת גורמים רבים בתהליך העברת קרן הלייזר, כך שהתפלגות העוצמה של הקרן הרחוקה. -קרן שדה מכילה יותר רכיבי תדר מרחבי מסדר גבוה, עוצמת הלייזר מוחלשת באמצעות CCD למדידת רוחב הנקודה, קשה לזהות את הרכיב מסדר גבוה של הנקודה, התפלגות העוצמה המרחבית היחסית היא טוב מאוד קשה לשקף את הרכיב מסדר גבוה יותר של הנקודה, והערך המתקבל לא יכול לשקף באמת את אובדן האנרגיה שנגרם מהפיזור מסדר גבוה יותר. דרישות המדידה המדויקות שלה למערכת הזיהוי הן גבוהות, והיא אינה מתאימה להערכת האלומה המשודרת למרחקים ארוכים.

2. יחס אנרגיה טבעתי

יחס האנרגיה הטבעתי, הידוע גם כיחס הספק של פני המטרה (או החבית), מוגדר כשורש היחס בין האנרגיה הטבעתית (או ההספק) האידיאליים של נקודת האור בגודל שצוין לאנרגיה הטבעתית בפועל (או כוח) של נקודת האור באותו גודל. הביטוי שלו הוא

BQ=P אידיאלי P נמדד

או BQ=EE מבחן אידיאלי אמיתי (4)

ערך BQ משמש להערכת איכות האלומה בשדה הרחוק עבור יישומי אספקת אנרגיה וצימוד, בשילוב עם ריכוז האנרגיה של האלומה על המטרה.

ההבדל בין ערך ה-BQ לערך הוא בכך שהוא מכיל גורמים אטמוספריים, והוא מהווה אינדקס מקיף לתיאור איכות האלומה מנקודת המבט של יישום הנדסי ואפקט הנזק ואינדקס דינמי של מערכות נשק לייזר המושפעות מהאטמוספרה. ערך BQ קשור ישירות לאיכות האלומה וצפיפות ההספק, שהיא השתקפות של ריכוז האנרגיה, ויש לו משמעות מעשית מאוד לחקר השפעת הצימוד האנרגטי והנזק בין הלייזר בעוצמה גבוהה למטרה.

התיאור של ההתפלגות המרחבית של עוצמת האור בחבית בודדת אינו מספיק, ויש להגדיר בבירור את בחירת האלומה האידיאלית. מנקודת מבט של יישום הנדסי, גל המישור המוצק בגודל המראה הראשית של מערכת שיגור נשק הלייזר נבחר כקרן האידיאלית בשיטה פשוטה ופרקטית יחסית.

עבור כלי נשק לייזר "השמדה קשה", הגודל הסטנדרטי צריך להיות קטן ככל האפשר, הדורש צפיפות שיא הספק גבוהה יותר, הגודל הסטנדרטי לקוטר הראשי של המראה הראשית של מערכת השיגור D המתאים לגודל מגבלת העקיפה מתאים יותר. , הוא מכיל 84 אחוז מכלל האנרגיה הנפלטת על ידי המערכת, עבור נשק לייזר "הריגה רכה", דורש נתח אנרגיה גבוה יותר בטווח פני המטרה, צפיפות הספק ממוצעת גבוהה יותר ניתן לבחור את גודל המפרט כגודל ההשמדה יַעַד.

ערך BQ נמדד לעתים קרובות על ידי שיטות שונות למדידת אנרגיית חור מוגבלת ומערכות זיהוי שיכולות למדוד את חלוקת האנרגיה המוחלטת בחלל, המחייבות גלאי מערך אור חזק או מכשיר דיסק מטרה שיכול לקלוט ישירות לייזר בעל אנרגיה גבוהה.

הוא משמש לעתים קרובות כדי להעריך את האיכות של קרני לייזר אינטנסיביות, אך מכיוון שלייזרים בעלי הספק גבוה, כגון מימן פלואוריד (HF), דיוטריום פלואוריד (DF) ולייזרים כימיים חמצן-יוד (COIL), מאמצים בדרך כלל לייזרים לא יציב. מבנה חלל, קרן הפלט אינה קרן גאוסית, ישנן אי ודאות במדידת איכות קרן הלייזר הנוצרת מלייזרי חלל לא יציבים.

פרטי התקשרות:

אם יש לך רעיונות, אתה מוזמן לדבר איתנו. לא משנה היכן נמצאים הלקוחות שלנו ומהן הדרישות שלנו, אנו נפעל לפי המטרה שלנו לספק ללקוחותינו איכות גבוהה, מחירים נמוכים, והשירות הטוב ביותר.