כיצד להעריך את איכות קרן הלייזר? (חלק 2)

איכות קרןהוא אחד מפרמטרי הליבה של מאפייני קרן לייזר. אנשים בדרך כלל משתמשים במילים "כיווניות גבוהה, בהירות גבוהה, קוהרנטיות גבוהה" כדי לסכם את המאפיינים של קרן הלייזר, ורוחב קו הלייזר קובע את הקוהרנטיות הזמנית של הלייזר במידה מסוימת, כוח הלייזר נמצא בקורלציה חיובית עם בהירות הלייזר , ואיכות קרן הלייזר קשורה קשר הדוק לכיוון הלייזר.

לכן, לאיכות קרן הלייזר יש השפעה חשובה על היישום של תקשורת לייזר, העברת אנרגיה מרחוק, ייצור לייזר ותחומים אחרים.

3. StrehlRate

יחס סטרלר מוגדר כיחס בין שיא עוצמת האור בשדה הרחוק על ציר האלומה בפועל לשיא עוצמת האור בציר האלומה האידיאלי עם אותו הספק ופאזה אחידה. הביטוי שלו הוא:

SR≈exp (-(2πδΥ λ)2) (5)

איפה, סטיית גל Δ- של קרן הלייזר, λ- אורך גל לייזר. גורם היחס של Streller משקף את שיא עוצמת האור על ציר השדה הרחוק, אשר תלוי בשגיאת חזית הגל ויכול לשקף את ההשפעה של עיוות חזית הגל על ​​איכות האלומה.

משמש לעתים קרובות באופטיקה אטמוספרית, הוא משמש בעיקר להערכת הביצועים של מערכות אופטיקה אדפטיבית כדי לשפר את איכות האלומה.

Streelby SR ממלא תפקיד חשוב בהערכת אפקט התיקון האופטי האדפטיבי של מערכות נשק לייזר באנרגיה גבוהה. מערכת נשק הלייזר באנרגיה גבוהה מורכבת בעיקר משתי תת-מערכות: לייזר באנרגיה גבוהה ומכשיר כיוון קרן.

כאשר למערכת נשק הלייזר באנרגיה גבוהה יש תיקון אופטי אדפטיבי, רק איכות האלומה היוצאת מהלייזר, איכות האלומה היוצאת של מנהל האלומה ואיכות האלומה של הלייזר בעל האנרגיה הגבוהה ל- משטח המטרה אינו מספיק כדי לשקף את השיפור באיכות האלומה של המערכת האדפטיבית בהובלת חלל האנרגיה של הלייזר באנרגיה גבוהה, ויש להעריך את איכות האלומה של הקרן לפני ואחרי התיקון האדפטיבי.

SR משמש לשקף את איכות האלומה מזווית הפאזה, שיכולה לשקף טוב יותר את הביצועים של המערכת האדפטיבית כדי לתקן את עיוות חזית הגל. באמצעות מדידה והשוואה של SR בתנאי לולאה פתוחה וסגורה של המערכת האופטית האדפטיבית, ניתן לנתח ולהגדיר את ביצועי העבודה של המערכת האופטית האדפטיבית:

n=SRS 'n (6)

הנוסחה לעיל יכולה לשקף את אפקט התיקון של עיוות חזית הגל על ​​ידי המערכת האופטית האדפטיבית. במצב הפעלה בלולאה סגורה, למערכת האופטית האדפטיבית יש גם בעיה של ריצוד, מה שישפיע בצורה רצינית על איכות הקרן.

בהתבסס על ניתוח הגורמים העיקריים המשפיעים על איכות האלומה, לשיטה של ​​אפס פיצוי משוב ופיצוי עיוות חזית הגל יש משמעות מעשית רבה עבור בקרת איכות האלומה. עם זאת, יחס Strehl משקף רק את שיא עוצמת האור בציר האופטי של השדה הרחוק, ואינו יכול לתת את התפלגות עוצמת האור הנוגעת ליישום האנרגיה.

בנוסף, הוא יכול לשקף רק באופן גס את איכות האלומה ואינו יכול לספק מדריך שימושי מאוד בתכנון מערכת אופטית.

4. M-factor

גורם ה-M2 של איכות קרן הלייזר מוכר על ידי הקהילה האופטית הבינלאומית ומומלץ על ידי ארגון התקינה הבינלאומי (ISO). גורם M2 מתגבר על המגבלה של שיטות הערכת איכות אלומה נפוצות, וישנה משמעות רבה להשתמש בגורם M2 כתקן הערכה לבקרת איכות ותכנון עזר של מערכות לייזר.

שיטת הערכת גורם M2 משמשת לעתים קרובות עבור קרן הלייזר עם חלוקת עוצמה רציפה בקטע הקרן שנוצר על ידי לייזרים בעלי הספק נמוך. מכיוון שהמומנט השני של האלומה משמש להגדרת רוחב האלומה, מכשיר המדידה נדרש להיות גבוה.

בנוסחת הבהירות, קוטר המותניים של קרן הלייזר משמש לייצוג אזור הבהירות של מקור האור ΔS{{0}}λd2o, זווית סטיית השדה הרחוק של קרן הלייזר משמשת לייצוג הזווית המוצקה של האור מקור ΔΨ=14πθ2f, והמוצר d0θf מבוטא על ידי גורם M2, אז ניתן לבטא את נוסחת בהירות קרן הלייזר: B= pδs ·ΔΨ=P(M2)2· λ2(21) ניתן לבטא את המאפיינים של קרן הלייזר על ידי מספר פרמטרים, כגון הספק, אורך גל ואיכות הקרן. גורם איכות הקרן M2 הוא פרמטר חיוני לאפיון הבהירות הגבוהה והקוהרנטיות המרחבית הטובה של קרן הלייזר.

התפלגות שדה האור בתחומי המרחב והתדר משמשת לייצוג גורם איכות האלומה M2, כלומר M2= 4πσs-σSv, ניתן לדעת שגורם M2 יכול לשקף את מאפייני העוצמה פיזור וחלוקת פאזות של שדה האור]. בהשוואה לשיטות הערכה אחרות, גורם M2 יכול לשקף טוב יותר את המהות של איכות האלומה, בעל אוניברסליות חזקה, ולשקף באופן אינטגרלי את ההפצה המרחבית של עוצמת האור.

גורם M2 אינו מתאים להערכת איכות הקרן של לייזר בעל אנרגיה גבוהה. חלל התהודה של לייזר באנרגיה גבוהה הוא בדרך כלל לא יציב, וקרן הלייזר הפלט אינה סדירה, כך שלא יהיו "מותניים אופטיים". יתרה מכך, עבור קרן לייזר בעלת אנרגיה גבוהה עם חלוקת אנרגיה בדיד, רדיוס הנקודה המחושב לפי הגדרת הרגע השני רחוק מהמציאות. שגיאת פקטור M2 המתקבלת היא גדולה.

גורם M2 מחייב שחלוקת העוצמה של חתך האלומה לא תהיה בעלת קצה תלול, למשל, עבור "קרן סופר גאוסית" גורם M2 אינו ישים.

ההגדרה והמדידה של איכות קרן הלייזר מפותחות עם היצירה והפיתוח של לייזרים. נכון להיום, ההגדרה והמדידה של איכות קרן הלייזר לא הגיעו במלואן לקונצנזוס, והן במצב של "מחקר ושימוש". עם זאת, עם פריצת הדרך של מדעי הלייזר והתקדמות הטכנולוגיה, ההגדרה והמדידה של איכות האלומה עדיין עומדות בפני בעיות ואתגרים חדשים רבים.

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.