Kā novērtēt lāzera staru kvalitāti? (1. daļa)

Lāzera staru kvalitāteir svarīgs lāzera tehniskais rādītājs, un lāzera īpašības tiek vērtētas no kvalitatīvā aspekta. Tomēr ilgu laiku nav bijusi precīza staru kūļa kvalitātes definīcija un nav izveidota standarta mērīšanas metode, kas ir radījis neērtības zinātniskajā izpētē un pielietojumā.

1988. gadā AE Seigman ieviesa bezdimensiju lieluma-staru kvalitātes faktora parametru, kas zinātniskāk un saprātīgāk raksturoja lāzera stara kvalitāti un tika pieņemts ISO/TC172/SC9/WG1 standarta projektā 1991. gadā. Lāzera staru kvalitātes izpēte un mērīšana faktors pēdējos gados ir kļuvis arī par pētniecības karsto punktu.

Metodes, ko parasti izmanto, lai novērtētu staru kvalitāti, ir:

Sākotnējie difrakcijas limita vairāki faktori, Streier koeficients, apkārtmēra un enerģijas attiecība, M2 koeficients vai tā abpusējais K koeficients (staru caurlaidības koeficients), dažādu staru kūļa kvalitātes definīcija atbilst dažādiem pielietojuma mērķiem, atspoguļojot arī staru kūļa kvalitātes uzsvaru. Sijas kvalitāte jānovērtē atbilstoši konkrētajam pielietojuma mērķim.

Stara kvalitāte ir svarīgs veids, kā novērtēt lāzera īpašības kvalitātes ziņā, kam ir svarīga loma lāzera projektēšanā, ražošanā, noteikšanā un pielietošanā. Liela nozīme ir diskusijai par to, kā pilnveidot staru kvalitātes faktoru universālumu, analizēt staru kūļa kvalitāti ietekmējošos faktorus un tos kontrolēt.

Lai analizētu liela attāluma lāzera attāluma un lāzera altimetrijas precizitāti, svarīga saite ir staru kūļa kvalitātes mērīšana, jo īpaši stara enerģijas sadalījums un diverģences lielums Leņķis un stara platums, ietekme uz attāluma atbalsi ir acīmredzamāka. , un lāzera stara kvalitātes faktors var atspoguļot diapazona lāzera kvalitāti un uzlabot mērījumu precizitāti.

1. Sākotnējā difrakcija ierobežo vairākus faktorus

Sākotnējie difrakcijas limita vairāki faktori ir definēti kā izmērītā faktiskā staru kūļa tālā lauka novirzes leņķa attiecība pret ideālā staru kūļa tālā lauka novirzes leņķi, un tā izteiksme ir =θ/θ{{3. }} (1)

Tāla lauka emisijas leņķi θ nosaka pēc asimptotiskās formulas θ=limz→∞/w(z)z, un w(z) ir gaismas plankuma platums un z ir atbilstošā gaismas pozīcija. vietas. Gadījumā, ja paraksiālā aproksimācija un diafragmas atvēruma difrakcija ir nenozīmīgas, staru kūļa platums w(z) brīvajā telpā atbilst šādam pārraides vienādojums:

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

Kur z{{0}} ir vidukļa w0 atrašanās vieta. Ideālam Gausa staram plankuma platumu w(z) nosaka platums pie gaismas intensitātes maksimālās vērtības 1/e2, un noteiktais vietas izmērs satur 86,5 procentus no Gausa staru kūļa kopējās jaudas. .

Sākotnējais difrakcijas robežfaktors galvenokārt ir piemērots, lai novērtētu lāzera staru, kas tikko izstarots no lāzera rezonatora, un var pamatoti novērtēt tuvā lauka stara kvalitāti. Tas ir statisks veiktspējas indekss, kas raksturo lāzera sistēmas stara kvalitāti, un tajā nav ņemta vērā atmosfēras izkliedes, turbulences un termiskā oreola ietekme uz lāzeru.

Lāzera pretpasākumu ieroču sistēmā galvenokārt nosaka lāzerieroču sistēmas L, kas iziet no stara, un stara d caur stara virzienu.

2= 2L plus 2D (3)

Tas nodrošina pamatu augstas enerģijas lāzerieroču sistēmu staru kvalitātes novērtēšanai.

Vērtības mērīšana ir atkarīga no precīza stara tālā lauka diverģences leņķa mērījuma, ko nosaka paša lāzera faktori un daudzu faktoru ietekme lāzera stara pārraides procesā, lai tāla stara intensitātes sadalījums. -lauka stars satur vairāk augstas pakāpes telpiskās frekvences komponentu, lāzera intensitāte tiek vājināta, izmantojot CCD, lai izmērītu vietas platumu, ir grūti noteikt vietas augstākās kārtas komponentu, relatīvais telpiskās intensitātes sadalījums ir ļoti labi Ir grūti atspoguļot vietas augstākās kārtas komponenti, un iegūtā vērtība nevar patiesi atspoguļot enerģijas zudumus, ko rada augstākas kārtas dispersija. Tās precīzu mērījumu prasības noteikšanas sistēmai ir augstas, un tas nav piemērots lielā attālumā pārraidītā stara novērtēšanai.

2. Gredzenveida enerģijas attiecība

Gredzenveida enerģijas attiecība, kas pazīstama arī kā mērķa virsmas (vai mucas) jaudas attiecība, ir definēta kā sakne no gaismas plankuma ideālās gredzenveida enerģijas (vai jaudas) attiecības noteiktajā izmērā pret faktisko gredzenveida enerģiju (vai gaismas punkta jauda) tādā pašā izmērā. Tās izpausme ir

BQ=P Ideāls P mērīts

Vai arī BQ{0}}EE ideāls tests (4)

BQ vērtība tiek izmantota, lai novērtētu tālā lauka staru kūļa kvalitāti enerģijas piegādes un savienojuma lietojumos, apvienojumā ar staru kūļa enerģijas koncentrāciju uz mērķi.

Atšķirība starp BQ vērtību un vērtību ir tāda, ka tā satur atmosfēras faktorus, un tas ir visaptverošs rādītājs, kas raksturo staru kūļa kvalitāti no inženierijas pielietojuma un bojājumu ietekmes viedokļa, kā arī atmosfēras ietekmēto lāzerieroču sistēmu dinamiskais indekss. BQ vērtība ir tieši saistīta ar staru kūļa kvalitāti un jaudas blīvumu, kas atspoguļo enerģijas koncentrāciju, un tai ir ļoti praktiska nozīme enerģijas savienojuma un bojājuma efekta izpētē starp augstas intensitātes lāzeru un mērķi.

Gaismas intensitātes telpiskā sadalījuma apraksts vienā stobrā ir nepietiekams, un ir skaidri jādefinē ideālā stara izvēle. No inženierijas pielietojuma viedokļa cietais plaknes vilnis ar lāzerieroču palaišanas sistēmas galvenā spoguļa izmēru ir izvēlēts kā ideāls stars ar salīdzinoši vienkāršu un praktisku metodi.

"Cietās iznīcināšanas" lāzerieročiem standarta izmēram jābūt pēc iespējas mazākam, kam nepieciešams augstāks maksimālās jaudas blīvums, piemērotāks ir palaišanas sistēmas galvenā spoguļa galvenā diametra standarta izmērs D, kas atbilst difrakcijas robežlielumam. , tas satur 84 procentus no kopējās sistēmas izstarotās enerģijas, "soft kill" lāzerieročiem, prasa lielāku enerģijas daļu mērķa virsmas diapazonā, lielāku vidējo jaudas blīvumu Specifikācijas izmēru var izvēlēties kā iznīcināšanas lielumu. mērķis.

BQ vērtību bieži mēra ar dažādām ierobežotas caurumu enerģijas mērīšanas metodēm un noteikšanas sistēmām, kas var izmērīt absolūto enerģijas sadalījumu telpā, un tam ir nepieciešams spēcīgs gaismas masīva detektors vai mērķa diska instruments, kas var tieši uztvert augstas enerģijas lāzeru.

To bieži izmanto, lai novērtētu intensīvu lāzera staru kvalitāti, bet tāpēc, ka lieljaudas lāzeri, piemēram, fluorūdeņraža (HF), deitērija fluorīda (DF) un skābekļa-joda ķīmiskie lāzeri (COIL), parasti izmanto nestabilu lāzeru. dobuma struktūra, izejas stars nav Gausa stars, pastāv dažas neskaidrības, mērot lāzera stara kvalitāti, ko rada nestabili dobuma lāzeri.

Kontaktinformācija:

Ja jums ir kādas idejas, droši sazinieties ar mums. Neatkarīgi no tā, kur atrodas mūsu klienti un kādas ir mūsu prasības, mēs ievērosim savu mērķi nodrošināt saviem klientiem augstu kvalitāti, zemas cenas un vislabāko servisu.