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RONAR-SMITH® LASER OPTICS & IR IMAGING


激光扩束应用

激光扩束是在远距离传输过程中用来降低激光束斑点尺寸的。主要有2种激光扩束的形式,:开普勒式和伽利略式。在它的最简形式中,伽利略式包含了一个正焦距和一个负焦距透镜,而开普勒式由两个正焦距透镜组成。两者都有一特定的角度扩散,叫做扩束能力。光束直径优先在尺寸上被增强,然后光束的其余部分被削弱由于同一扩束能力。这产生的光束不仅仅是被增强了,而且也经过了很好的校准。同只有激光器相比,结果就是较小的光束通过了长的距离(等式1.0)。

等式1.0 BL=ß+ØL0.3048

     其中:BL为光束在距离为L处直径(mm);

           ß为光束直径的增长量,即光束直径的扩张能力(mm);

           Ø为光束分量的削弱,即光束分支的扩张能力(mrad);

           L为距离;

这个等式是在给定距离情况下的校准输出光束尺寸的一个近似式。注意,在我们的文献中,光束的分支指的是光束全角度传播的部分。

而且,经过扩张的光束能够产生较小的光斑尺寸,当它和其他的聚焦光学仪器一起使用时。这在聚焦调整优化中是很有用的。然而,很多应用只是需要较大的连续光束。

光束扩束能力(MP)等同于物镜的有效焦距(EFL)和入射镜的有效焦距的比率。物镜和入射镜的距离等于它们后焦距之和。

光的扩束能力,输入、输出光束分支和透镜间距(开普勒式和伽利略式)的关系如下:

多数波长公司设计的光束扩张都是伽利略式的。伽利略式比较于开普勒式的优点有以下两点:
  1. 伽利略式不包含内部的聚焦点。
  2. 同相似扩束能力的开普勒式相比较,伽利略式更短。

为了实现光束扫描,所有扩束可以用来聚焦。为了参照,5X,10X和20X扩束的模拟聚焦特性如下。假定M2=1且输入光束经过极佳地校准,斑点的尺寸是波长为632.8nm直径为0.63mm的激光照射计算得出。

  扩束能力
距离/m 5X/um 10X/um 20X/um
1.2 439.19 219.63 111.04
1.5 559.62 279.84 141.47
2.5 961.07 480.54 242.89
5 1964.86 982.26 496.36
10 3973.17 1985.49 1002.87
1/e2点的直径可以由下表计算得出:
2*(f/#)*波长
其中,f/#指的是工作的f/#。



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