จะประเมินคุณภาพลำแสงเลเซอร์ได้อย่างไร? (ตอนที่ 2)

คุณภาพลำแสงเป็นหนึ่งในตัวแปรหลักของลักษณะของลำแสงเลเซอร์ ผู้คนมักจะใช้คำว่า "ทิศทางสูง ความสว่างสูง การเชื่อมโยงกันสูง" เพื่อสรุปลักษณะของลำแสงเลเซอร์ และความกว้างของเส้นเลเซอร์จะกำหนดการเชื่อมโยงกันชั่วคราวของเลเซอร์ในระดับหนึ่ง พลังงานเลเซอร์มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับความสว่างของเลเซอร์ และคุณภาพของลำแสงเลเซอร์นั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับทิศทางของเลเซอร์

ดังนั้น คุณภาพของลำแสงเลเซอร์จึงมีผลกระทบที่สำคัญต่อการประยุกต์ใช้การสื่อสารด้วยเลเซอร์ การถ่ายโอนพลังงานจากระยะไกล การผลิตด้วยเลเซอร์ และสาขาอื่นๆ

3. สเตรห์ลเรท

อัตราส่วนสเตรลเลอร์ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของความเข้มแสงสูงสุดของสนามระยะไกลบนแกนลำแสงจริงต่อความเข้มแสงสูงสุดบนแกนลำแสงในอุดมคติที่มีกำลังไฟและเฟสสม่ำเสมอเท่ากัน การแสดงออกของมันคือ:

SR≈exp (-(2πδΥ λ)2) (5)

โดยที่ Δ- ความคลาดเคลื่อนของคลื่นของลำแสงเลเซอร์,λ- ความยาวคลื่นเลเซอร์ ปัจจัยอัตราส่วนของ Streller สะท้อนถึงความเข้มแสงสูงสุดบนแกนสนามระยะไกล ซึ่งขึ้นอยู่กับข้อผิดพลาดของหน้าคลื่นและสามารถสะท้อนถึงอิทธิพลของการบิดเบือนของหน้าคลื่นที่มีต่อคุณภาพของลำแสง

มักใช้ในออปติคัลบรรยากาศ ส่วนใหญ่ใช้เพื่อประเมินประสิทธิภาพของระบบออปติคัลแบบปรับได้เพื่อปรับปรุงคุณภาพของลำแสง

Streelby SR มีบทบาทสำคัญในการประเมินเอฟเฟกต์การแก้ไขออปติคอลแบบปรับได้ของระบบอาวุธเลเซอร์พลังงานสูง ระบบอาวุธเลเซอร์พลังงานสูงส่วนใหญ่ประกอบด้วยระบบย่อยสองระบบ: เลเซอร์พลังงานสูงและอุปกรณ์กำหนดทิศทางลำแสง

เมื่อระบบอาวุธเลเซอร์พลังงานสูงมีการแก้ไขทางแสงแบบปรับได้ เฉพาะคุณภาพลำแสงของลำแสงที่ออกจากเลเซอร์ คุณภาพลำแสงของลำแสงที่ส่งออกของผู้กำกับลำแสง และคุณภาพลำแสงของเลเซอร์พลังงานสูงไปยัง พื้นผิวเป้าหมายไม่เพียงพอที่จะสะท้อนถึงการปรับปรุงคุณภาพลำแสงของระบบปรับตัวในการขนส่งพลังงานในอวกาศของเลเซอร์พลังงานสูง และควรประเมินคุณภาพลำแสงของลำแสงก่อนและหลังการแก้ไขแบบปรับได้

SR ใช้เพื่อสะท้อนคุณภาพของลำแสงจากมุมของเฟส ซึ่งสามารถสะท้อนประสิทธิภาพของระบบอะแดปทีฟได้ดีขึ้นเพื่อแก้ไขความผิดเพี้ยนของหน้าคลื่น จากการวัดและการเปรียบเทียบ SR ภายใต้เงื่อนไขวงเปิดและปิดของระบบออปติคัลแบบปรับได้ ประสิทธิภาพการทำงานของระบบออปติคัลแบบปรับได้สามารถวิเคราะห์และกำหนดได้:

น=SRS 'n (6)

สูตรข้างต้นสามารถสะท้อนผลการแก้ไขความผิดเพี้ยนของหน้าคลื่นโดยระบบออปติคัลแบบปรับได้ ในสภาวะการทำงานแบบ Closed-loop ระบบออปติคัลแบบปรับได้ยังมีปัญหาของการกระวนกระวายใจ ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อคุณภาพของลำแสงอย่างมาก

จากการวิเคราะห์ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อคุณภาพของลำแสง วิธีการชดเชยการป้อนกลับเป็นศูนย์และการชดเชยการบิดเบือนของคลื่นมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่งสำหรับการควบคุมคุณภาพของลำแสง อย่างไรก็ตาม อัตราส่วน Strehl สะท้อนเฉพาะความเข้มของแสงสูงสุดบนแกนออปติคอลระยะไกลเท่านั้น และไม่สามารถให้การกระจายความเข้มของแสงที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานได้

นอกจากนี้ยังสามารถสะท้อนคุณภาพของลำแสงได้อย่างคร่าว ๆ เท่านั้น และไม่สามารถเป็นแนวทางที่เป็นประโยชน์ในการออกแบบระบบออปติกได้

4. เอ็มแฟกเตอร์

ปัจจัย M2 ของคุณภาพของลำแสงเลเซอร์ได้รับการยอมรับจากชุมชนออปติคัลระหว่างประเทศและแนะนำโดยองค์การระหว่างประเทศว่าด้วยการมาตรฐาน (ISO) ปัจจัย M2 เอาชนะข้อจำกัดของวิธีการประเมินคุณภาพลำแสงทั่วไป และมีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะใช้ปัจจัย M2 เป็นมาตรฐานการประเมินสำหรับการควบคุมคุณภาพและการออกแบบเสริมของระบบเลเซอร์

วิธีการประเมินปัจจัย M2 มักใช้สำหรับลำแสงเลเซอร์ที่มีการกระจายความเข้มอย่างต่อเนื่องในส่วนลำแสงที่สร้างโดยเลเซอร์พลังงานต่ำ เนื่องจากใช้โมเมนต์ที่สองของลำแสงเป็นตัวกำหนดความกว้างของลำแสง เครื่องมือวัดจึงต้องสูง

ในสูตรความสว่าง เส้นผ่านศูนย์กลางรอบเอวของลำแสงเลเซอร์ถูกใช้เพื่อแสดงพื้นที่ความสว่างของแหล่งกำเนิดแสง ΔS{{0}}λd2o มุมเบี่ยงเบนของลำแสงเลเซอร์ระยะไกลถูกใช้เพื่อแสดงมุมทึบของแสง แหล่งที่มา ΔΨ=14πθ2f และผลิตภัณฑ์ d0θf แสดงด้วยแฟกเตอร์ M2 จากนั้นจึงแสดงสูตรความสว่างของลำแสงเลเซอร์ได้: B= pδs ·ΔΨ=P(M2)2· λ2(21) คุณลักษณะของลำแสงเลเซอร์สามารถแสดงได้จากหลายพารามิเตอร์ เช่น กำลังไฟ ความยาวคลื่น และคุณภาพของลำแสง ปัจจัย M2 ของคุณภาพลำแสงเป็นพารามิเตอร์ที่จำเป็นในการระบุลักษณะความสว่างสูงและการเชื่อมโยงเชิงพื้นที่ที่ดีของลำแสงเลเซอร์

การกระจายของสนามแสงในโดเมนเชิงพื้นที่และความถี่ถูกใช้เพื่อแสดงถึงปัจจัย M2 ของคุณภาพลำแสง นั่นคือ M2= 4πσs-σSv เป็นที่ทราบได้ว่าปัจจัย M2 สามารถสะท้อนลักษณะของความเข้มได้ การกระจายและการกระจายเฟสของสนามแสง] เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการประเมินอื่นๆ ปัจจัย M2 สามารถสะท้อนสาระสำคัญของคุณภาพของลำแสงได้ดีกว่า มีความเป็นสากลที่แข็งแกร่ง และสะท้อนถึงการกระจายเชิงพื้นที่ของความเข้มแสงได้อย่างสมบูรณ์

ปัจจัย M2 ไม่เหมาะสำหรับการประเมินคุณภาพลำแสงของเลเซอร์พลังงานสูง ช่องเรโซแนนซ์ของเลเซอร์พลังงานสูงโดยทั่วไปไม่เสถียร และลำแสงเลเซอร์ที่ส่งออกจะไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นจึงไม่มี "เอวออปติก" ยิ่งไปกว่านั้น สำหรับลำแสงเลเซอร์พลังงานสูงที่มีการกระจายพลังงานแบบแยกส่วน รัศมีของจุดที่คำนวณโดยคำจำกัดความของโมเมนต์ที่สองนั้นห่างไกลจากความเป็นจริง ข้อผิดพลาดปัจจัย M2 ผลลัพธ์มีขนาดใหญ่

ปัจจัย M2 กำหนดให้การกระจายความเข้มของหน้าตัดของลำแสงต้องไม่มีขอบชัน ตัวอย่างเช่น สำหรับ "ลำแสงซูเปอร์เกาส์เซียน" ปัจจัย M2 ไม่สามารถใช้ได้

คำจำกัดความและการวัดคุณภาพของลำแสงเลเซอร์ได้รับการพัฒนาขึ้นพร้อมกับการสร้างและพัฒนาเลเซอร์ ในปัจจุบัน คำจำกัดความและการวัดคุณภาพของลำแสงเลเซอร์ยังไม่บรรลุข้อตกลงอย่างสมบูรณ์ และอยู่ในสถานะของ "การวิจัยและการใช้งาน" อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าของวิทยาการเลเซอร์และความก้าวหน้าของเทคโนโลยี คำจำกัดความและการวัดคุณภาพของลำแสงยังคงเผชิญกับปัญหาและความท้าทายใหม่ๆ มากมาย

ข้อมูลติดต่อ:

หากคุณมีความคิดใด ๆ โปรดอย่าลังเลที่จะพูดคุยกับเรา ไม่ว่าลูกค้าของเราจะอยู่ที่ไหนและความต้องการของเราคืออะไร เราจะทำตามเป้าหมายของเราเพื่อให้ลูกค้าของเราได้รับสินค้าคุณภาพสูง ราคาต่ำ และบริการที่ดีที่สุด