Wie beurteilt man die Laserstrahlqualität? (Teil 2)

Strahlqualitätist einer der Kernparameter der Laserstrahleigenschaften. Um die Eigenschaften des Laserstrahls zusammenzufassen, verwendet man normalerweise die Worte „hohe Richtwirkung, hohe Helligkeit, hohe Kohärenz“, und die Laserlinienbreite bestimmt bis zu einem gewissen Grad die zeitliche Kohärenz des Lasers, und die Laserleistung korreliert positiv mit der Laserhelligkeit , und die Laserstrahlqualität hängt eng mit der Laserrichtwirkung zusammen.

Daher hat die Qualität des Laserstrahls einen wichtigen Einfluss auf die Anwendung von Laserkommunikation, Energiefernübertragung, Laserfertigung und anderen Bereichen.

3. StrehlRate

Das Streller-Verhältnis ist definiert als das Verhältnis der Fernfeld-Spitzenlichtintensität auf der tatsächlichen Strahlachse zur Spitzenlichtintensität auf der idealen Strahlachse bei gleicher Leistung und gleichmäßiger Phase. Sein Ausdruck ist:

SR≈exp (-(2πδΥ λ)2) (5)

Wobei Δ- Wellenaberration des Laserstrahls, λ- Laserwellenlänge. Der Streller-Verhältnisfaktor spiegelt die Spitzenlichtintensität auf der Fernfeldachse wider, die vom Wellenfrontfehler abhängt und den Einfluss der Wellenfrontverzerrung auf die Strahlqualität widerspiegeln kann.

Es wird häufig in der atmosphärischen Optik eingesetzt und hauptsächlich zur Bewertung der Leistung adaptiver Optiksysteme zur Verbesserung der Strahlqualität verwendet.

Streelby SR spielt eine wichtige Rolle bei der Bewertung des adaptiven optischen Korrektureffekts von Hochenergie-Laserwaffensystemen. Das Hochenergie-Laserwaffensystem besteht im Wesentlichen aus zwei Teilsystemen: Hochenergie-Laser und Strahlrichtungsgerät.

Wenn das Hochenergie-Laserwaffensystem über eine adaptive optische Korrektur verfügt, werden nur die Strahlqualität des vom Laser ausgehenden Strahls, die Strahlqualität des vom Strahldirektor ausgehenden Strahls und die Strahlqualität des Hochenergie-Lasers berücksichtigt Zieloberfläche reicht nicht aus, um die Verbesserung der Strahlqualität des adaptiven Systems im Energieraumtransport des Hochenergielasers widerzuspiegeln, und die Strahlqualität des Strahls vor und nach der adaptiven Korrektur sollte bewertet werden.

SR wird verwendet, um die Strahlqualität anhand des Phasenwinkels widerzuspiegeln, was die Leistung des adaptiven Systems zur Korrektur der Wellenfrontverzerrung besser widerspiegeln kann. Durch die Messung und den Vergleich von SR unter offenen und geschlossenen Regelkreisbedingungen des adaptiven optischen Systems kann die Arbeitsleistung des adaptiven optischen Systems analysiert und definiert werden:

n=SRS 'n (6)

Die obige Formel kann den Korrektureffekt der Wellenfrontverzerrung durch das adaptive optische System widerspiegeln. Im geschlossenen Betriebszustand weist das adaptive optische System außerdem das Problem des Jitters auf, der die Qualität des Strahls erheblich beeinträchtigt.

Basierend auf der Analyse der Hauptfaktoren, die die Strahlqualität beeinflussen, ist die Methode der Nullrückkopplungskompensation und der Wellenfrontverzerrungskompensation von großer praktischer Bedeutung für die Strahlqualitätskontrolle. Das Strehl-Verhältnis spiegelt jedoch nur die Spitzenlichtintensität auf der optischen Fernfeldachse wider und kann nicht die Lichtintensitätsverteilung angeben, die durch die Energieanwendung entsteht.

Darüber hinaus kann es die Strahlqualität nur grob wiedergeben und kann keinen sehr nützlichen Leitfaden für die Gestaltung optischer Systeme liefern.

4. M-Faktor

Der M2-Faktor der Laserstrahlqualität wird von der internationalen optischen Gemeinschaft anerkannt und von der International Organization for Standardization (ISO) empfohlen. Der M2-Faktor überwindet die Einschränkungen gängiger Methoden zur Strahlqualitätsbewertung und es ist von großer Bedeutung, den M2-Faktor als Bewertungsstandard für die Qualitätskontrolle und das Hilfsdesign von Lasersystemen zu verwenden.

Die M2-Faktor-Bewertungsmethode wird häufig für den Laserstrahl mit kontinuierlicher Intensitätsverteilung im Strahlabschnitt verwendet, der von Lasern geringer Leistung erzeugt wird. Da das zweite Moment des Balkens zur Definition der Balkenbreite verwendet wird, muss das Messgerät hoch sein.

In der Helligkeitsformel wird der Taillendurchmesser des Laserstrahls verwendet, um die Leuchtdichtefläche der Lichtquelle ΔS{{0}}λd2o darzustellen, und der Fernfelddivergenzwinkel des Laserstrahls wird verwendet, um den Raumwinkel des Lichts darzustellen Quelle ΔΨ=14πθ2f, und das d0θf-Produkt wird durch den M2-Faktor ausgedrückt, dann kann die Laserstrahlhelligkeitsformel ausgedrückt werden: B= pδs ·ΔΨ=P(M2)2· λ2(21) Die Eigenschaften des Laserstrahls können durch verschiedene Parameter ausgedrückt werden, wie z. B. Leistung, Wellenlänge und Strahlqualität. Der Strahlqualitätsfaktor M2 ist ein wesentlicher Parameter zur Charakterisierung der hohen Helligkeit und guten räumlichen Kohärenz des Laserstrahls.

Die Verteilung des Lichtfelds im Raum- und Frequenzbereich wird verwendet, um den M2-Faktor der Strahlqualität darzustellen, d. h. M2= 4πσs-σSv. Es ist bekannt, dass der M2-Faktor die Intensitätseigenschaften widerspiegeln kann Verteilung und Phasenverteilung des Lichtfeldes]. Im Vergleich zu anderen Bewertungsmethoden kann der M2-Faktor das Wesen der Strahlqualität besser widerspiegeln, weist eine starke Universalität auf und spiegelt die räumliche Verteilung der Lichtintensität ganzheitlich wider.

Der M2-Faktor eignet sich nicht zur Beurteilung der Strahlqualität eines Hochenergielasers. Der Hohlraumresonator eines Hochenergielasers ist im Allgemeinen instabil und der Ausgangslaserstrahl ist unregelmäßig, sodass es keine „optische Taille“ gibt. Darüber hinaus ist bei einem hochenergetischen Laserstrahl mit diskreter Energieverteilung der durch die Definition des zweiten Moments berechnete Punktradius weit vom tatsächlichen Wert entfernt. Der resultierende M2-Faktorfehler ist groß.

Der M2-Faktor erfordert, dass die Intensitätsverteilung des Strahlquerschnitts keine steile Kante aufweisen darf. Für einen „Super-Gauß-Strahl“ ist der M2-Faktor beispielsweise nicht anwendbar.

Die Definition und Messung der Laserstrahlqualität wird mit der Erzeugung und Entwicklung von Lasern vorangetrieben. Derzeit gibt es keinen vollständigen Konsens über die Definition und Messung der Laserstrahlqualität und befindet sich in der Phase der „Forschung und Nutzung“. Mit dem Durchbruch der Laserwissenschaft und dem Fortschritt der Technologie stehen die Definition und Messung der Strahlqualität jedoch immer noch vor vielen neuen Problemen und Herausforderungen.

Kontaktinformationen:

Wenn Sie Ideen haben, sprechen Sie uns gerne an. Egal wo unsere Kunden sind und welche Anforderungen wir haben, wir verfolgen unser Ziel, unseren Kunden hohe Qualität, niedrige Preise und den besten Service zu bieten.