Hur utvärderar man laserstrålens kvalitet? (Del 2)

Strålkvalitetär en av kärnparametrarna för laserstrålens egenskaper. Människor använder vanligtvis orden "hög riktningsförmåga, hög ljusstyrka, hög koherens" för att sammanfatta laserstrålens egenskaper, och laserns linjebredd bestämmer laserns tidsmässiga koherens i viss utsträckning, lasereffekten är positivt korrelerad med laserns ljusstyrka , och laserstrålens kvalitet är nära relaterad till laserriktigheten.

Därför har laserstrålekvaliteten en viktig inverkan på tillämpningen av laserkommunikation, fjärrenergiöverföring, lasertillverkning och andra områden.

3. StrehlRate

Streller-förhållandet definieras som förhållandet mellan fjärrfältets toppljusintensitet på den faktiska strålaxeln och toppljusintensiteten på den ideala strålaxeln med samma effekt och enhetlig fas. Dess uttryck är:

SR≈exp (-(2πδΥ λ)2) (5)

Där, Δ- vågaberration för laserstrålen, λ- laservåglängd. Strellers förhållandefaktor reflekterar toppljusintensiteten på fjärrfältsaxeln, som beror på vågfrontsfelet och kan reflektera inverkan av vågfrontsdistorsion på strålkvaliteten.

Används ofta i atmosfärisk optik och används främst för att utvärdera prestandan hos adaptiva optiksystem för att förbättra strålkvaliteten.

Streelby SR spelar en viktig roll för att utvärdera den adaptiva optiska korrigeringseffekten av högenergilaservapensystem. Högenergilaservapensystemet består huvudsakligen av två delsystem: högenergilaser och strålriktningsanordning.

När högenergilaservapensystemet har en adaptiv optisk korrigering, kommer endast strålkvaliteten för den utgående strålen från lasern, strålkvaliteten för den utgående strålen från stråldirektören och strålkvaliteten för högenergilasern till målytan är inte tillräckliga för att återspegla förbättringen av strålkvaliteten hos det adaptiva systemet i energirymdstransporten för högenergilasern, och strålkvaliteten hos strålen före och efter den adaptiva korrigeringen bör utvärderas.

SR används för att reflektera strålkvaliteten från fasvinkeln, vilket bättre kan återspegla det adaptiva systemets prestanda för att korrigera vågfrontsdistorsionen. Genom mätning och jämförelse av SR under öppna och slutna slingaförhållanden för det adaptiva optiska systemet kan det adaptiva optiska systemets arbetsprestanda analyseras och definieras:

n=SRS 'n (6)

Ovanstående formel kan återspegla korrigeringseffekten av vågfrontsdistorsionen av det adaptiva optiska systemet. I drifttillståndet med sluten slinga har det adaptiva optiska systemet också problemet med jitter, vilket allvarligt kommer att påverka strålens kvalitet.

Baserat på analysen av de huvudsakliga faktorerna som påverkar strålkvaliteten är metoden för nollåterkopplingskompensation och vågfrontsdistorsionskompensation av stor praktisk betydelse för strålkvalitetskontrollen. Strehl-förhållandet reflekterar dock endast toppljusintensiteten på den optiska fjärrfältsaxeln och kan inte ge den ljusintensitetsfördelning som berörs av energitillämpningen.

Dessutom kan den bara i grova drag återspegla strålkvaliteten och kan inte ge en mycket användbar vägledning vid design av optiska system.

4. M-faktor

M2-faktorn för laserstrålekvalitet är erkänd av det internationella optiska samfundet och rekommenderas av International Organization for Standardization (ISO). M2-faktorn övervinner begränsningen av vanliga strålkvalitetsutvärderingsmetoder, och det är av stor betydelse att använda M2-faktorn som en utvärderingsstandard för kvalitetskontroll och hjälpdesign av lasersystem.

M2-faktorutvärderingsmetoden används ofta för laserstrålen med kontinuerlig intensitetsfördelning i strålsektionen som genereras av lågeffektlasrar. Eftersom strålens andra moment används för att definiera strålbredden krävs att mätinstrumentet är högt.

I ljusstyrkeformeln används laserstrålens midjediameter för att representera ljuskällans luminansarea ΔS{{0}}λd2o, laserstrålens fjärrfältsdivergensvinkel används för att representera ljusets solida vinkel källan ΔΨ=14πθ2f, och d0θf-produkten uttrycks av M2-faktorn, då kan laserstrålens ljusstyrka uttryckas: B= pδs ·ΔΨ=P(M2)2· λ2(21) Laserstrålens egenskaper kan uttryckas av flera parametrar, såsom effekt, våglängd och strålkvalitet. Strålkvalitetsfaktorn M2 är en viktig parameter för att karakterisera laserstrålens höga ljusstyrka och goda rumsliga koherens.

Fördelningen av ljusfältet i rums- och frekvensdomänerna används för att representera strålkvaliteten M2-faktor, det vill säga M2= 4πσs-σSv, det kan vara känt att M2-faktorn kan reflektera intensitetens egenskaper fördelning och fasfördelning av ljusfältet]. Jämfört med andra utvärderingsmetoder kan M2-faktorn bättre återspegla essensen av strålkvalitet, har stark universalitet och integrerat återspeglar den rumsliga fördelningen av ljusintensiteten.

M2-faktorn är inte lämplig för att utvärdera strålkvaliteten hos en högenergilaser. Resonanshåligheten hos högenergilaser är i allmänhet instabil, och den utgående laserstrålen är oregelbunden, så det kommer inte att finnas någon "optisk midja". Dessutom, för en högenergilaserstråle med diskret energifördelning, är punktradien som beräknas genom definitionen av det andra momentet långt ifrån den faktiska. Det resulterande M2-faktorfelet är stort.

M2-faktorn kräver att intensitetsfördelningen av strålens tvärsnitt inte kan ha en brant kant, till exempel för en "super-Gaussisk stråle" är M2-faktorn inte tillämplig.

Definitionen och mätningen av laserstrålekvalitet utvecklas med generering och utveckling av lasrar. För närvarande har definitionen och mätningen av laserstrålekvalitet inte helt nått enighet, och de befinner sig i ett tillstånd av "forskning och användning". Men med laservetenskapens genombrott och teknikens framsteg står definitionen och mätningen av strålkvalitet fortfarande inför många nya problem och utmaningar.

Kontaktinformation:

Om du har några idéer får du gärna prata med oss. Oavsett var våra kunder är och vilka våra krav är, kommer vi att följa vårt mål att ge våra kunder hög kvalitet, låga priser och den bästa servicen.