Как да оценим качеството на лазерния лъч? (Част 1)

Качество на лазерния лъче важен технически показател на лазера, а характеристиките на лазера се оценяват от качествен аспект. Дълго време обаче няма точна дефиниция на качеството на лъча и не е установен стандартен метод за измерване, което създава неудобства за научни изследвания и приложение.

През 1988 г. AE Seigman въведе параметър за безразмерни количества-коефициент на качество на лъча, който описва качеството на лазерния лъч по-научно и разумно и беше приет от стандартния проект на ISO/TC172/SC9/WG1 през 1991 г. Изследването и измерването на качеството на лазерния лъч фактор също се превърна в гореща изследователска точка през последните години.

Методите, които обикновено се използват за оценка на качеството на лъча, са:

Оригиналните дифракционни граници на множество фактори, коефициент на Streier, съотношение обиколка-енергия, фактор M2 или неговия реципрочен K фактор (коефициент на предаване на лъча), определението за различно качество на лъча съответства на различни цели на приложение, отразявайки акцента върху качеството на лъча също е различен. Качеството на лъча трябва да се оценява според конкретната цел на приложение.

Качеството на лъча е важен начин за оценка на характеристиките на лазера по отношение на качеството, което играе важна роля при проектирането, производството, откриването и приложението на лазера. От голямо значение е да се обсъди как да се усъвършенства универсалността на факторите за качество на лъча, да се анализират факторите, влияещи върху качеството на лъча и да се контролират.

За анализиране на точността на лазерното измерване на дълги разстояния и лазерната алтиметрия, измерването на качеството на лъча е важна връзка, особено разпределението на енергията на лъча и размера на ъгъла на отклонение и ширината на лъча, влиянието върху ехото на обхвата е по-очевидно , а коефициентът на качество на лазерния лъч може да отразява качеството на обхватния лазер и да подобри точността на измерване.

1. Оригиналната дифракция ограничава множество фактори

Първоначалният дифракционен граничен множествен фактор се определя като съотношението на ъгъла на отклонение в далечното поле на измерения действителен лъч към ъгъла на отклонение в далечното поле на идеалния лъч и изразът му е =θ/θ{{3 }} (1)

Ъгълът на излъчване в далечно поле θ се определя от асимптотичната формула θ=limz→∞/w(z)z, а w(z) е ширината на светлинното петно, а z е съответната позиция на светлината място. В случай, че параксиалното приближение и апертурната дифракция са незначителни, ширината на лъча w(z) в свободното пространство удовлетворява следното уравнение за предаване:

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

Където z{{0}} е местоположението на талията w0. За идеален Гаусов лъч ширината на петното w(z) се определя от ширината при максимална стойност на интензитета на светлината 1/e2, а дефинираният размер на петното съдържа 86.5 процента от общата мощност на Гаусовия лъч .

Оригиналният граничен коефициент на дифракция е подходящ главно за оценка на лазерния лъч, току-що излъчен от лазерния резонатор, и може разумно да оцени качеството на лъча в близко поле. Това е статичен индекс на ефективност, описващ качеството на лъча на лазерната система и не взема предвид ефектите от атмосферното разсейване, турбуленцията и топлинния ореол върху лазера.

В оръжейната система за лазерно противодействие се определя главно от L на лазерната оръжейна система, излизаща от лъча, и d на лъча през посоката на лъча

2= 2L плюс 2D (3)

Той осигурява основа за оценка на качеството на лъча на високоенергийни лазерни оръжейни системи.

Измерването на стойността зависи от точното измерване на ъгъла на дивергенция на далечното поле на лъча, поради факторите на самия лазер и влиянието на много фактори в процеса на предаване на лазерния лъч, така че разпределението на интензитета на далечния - полевият лъч съдържа повече пространствени честотни компоненти от висок порядък, интензитетът на лазера се отслабва чрез използване на CCD за измерване на ширината на петното, трудно е да се открие компонентът от висок порядък на петното, относителното пространствено разпределение на интензитета е много добро Трудно е да се отрази компонентът от по-висок порядък на петното и получената стойност не може наистина да отрази загубата на енергия, причинена от дисперсията от по-висок порядък. Неговите изисквания за точни измервания за системата за откриване са високи и не е подходящ за оценка на лъча, предаван на голямо разстояние.

2. Съотношение на пръстеновидната енергия

Съотношението на пръстеновидната енергия, известно също като съотношение на мощността на целевата повърхност (или варел), се определя като корен от съотношението на идеалната пръстеновидна енергия (или мощност) на светлинното петно ​​в рамките на определения размер към действителната пръстеновидна енергия (или мощност) на светлинното петно ​​в рамките на същия размер. Нейният израз е

BQ=P Измерен идеален P

Или BQ=EE истински идеален тест (4)

BQ стойността се използва за оценка на качеството на лъча в далечно поле за приложения за доставяне на енергия и свързване, съчетано с концентрацията на енергия на лъча върху целта.

Разликата между стойността и стойността на BQ е, че тя съдържа атмосферни фактори и е изчерпателен индекс за описание на качеството на лъча от гледна точка на инженерното приложение и ефекта на повреда и динамичен индекс на лазерните оръжейни системи, засегнати от атмосферата. Стойността на BQ е пряко свързана с качеството на лъча и плътността на мощността, което е отражение на концентрацията на енергия и има много практическо значение за изследването на енергийното свързване и ефекта на увреждане между високоинтензивния лазер и целта.

Описанието на пространственото разпределение на интензитета на светлината в един варел е недостатъчно и изборът на идеалния лъч трябва да бъде ясно дефиниран. От гледна точка на инженерното приложение, плътната плоска вълна с размера на главното огледало на системата за изстрелване на лазерно оръжие е избрана като идеален лъч с относително прост и практичен метод.

За лазерни оръжия за "твърдо унищожение" стандартният размер трябва да бъде възможно най-малък, изискващ по-висока пикова плътност на мощността, стандартният размер до основния диаметър на главното огледало на системата за изстрелване D, съответстващ на граничния размер на дифракцията, е по-подходящ , съдържа 84 процента от общата енергия, излъчена от системата, за лазерни оръжия за "меко убиване", изисква по-висок енергиен дял в диапазона на повърхността на целта, по-висока средна плътност на мощността Размерът на спецификацията може да бъде избран като размер на унищожението мишена.

Стойността на BQ често се измерва чрез различни методи за измерване на енергията на ограничени дупки и системи за откриване, които могат да измерват абсолютното разпределение на енергията в пространството, изисквайки детектор със силен светлинен масив или целеви дисков инструмент, който може директно да получава високоенергиен лазер.

Често се използва за оценка на качеството на интензивни лазерни лъчи, но тъй като лазерите с висока мощност, като флуороводород (HF), деутериев флуорид (DF) и кислородно-йодни химически лазери (COIL), обикновено приемат нестабилна структура на кухина, изходният лъч не е лъч на Гаус, има някои несигурности при измерването на качеството на лазерния лъч, генериран от лазери с нестабилна кухина.

Информация за връзка:

Ако имате някакви идеи, не се колебайте да говорите с нас. Без значение къде са нашите клиенти и какви са нашите изисквания, ние ще следваме нашата цел да предоставим на нашите клиенти високо качество, ниски цени и най-доброто обслужване.