Làm Thế Nào Để Đánh Giá Chất Lượng Tia Laser? (Phần 2)

Chất lượng chùm tialà một trong những thông số cốt lõi của đặc điểm chùm tia laser. Mọi người thường sử dụng các từ "định hướng cao, độ sáng cao, độ kết hợp cao" để tóm tắt các đặc tính của chùm tia laze và độ rộng vạch của tia laze xác định tính kết hợp theo thời gian của tia laze ở một mức độ nhất định, công suất laze có tương quan thuận với độ sáng của tia laze và chất lượng chùm tia laze có liên quan mật thiết đến hướng của tia laze.

Do đó, chất lượng chùm tia laser có tác động quan trọng đến ứng dụng truyền thông laser, truyền năng lượng từ xa, sản xuất laser và các lĩnh vực khác.

3. Tỷ lệ Strehl

Tỷ lệ bộ khuếch tán được định nghĩa là tỷ lệ giữa cường độ ánh sáng cực đại trường xa trên trục chùm tia thực tế với cường độ ánh sáng cực đại trên trục chùm tia lý tưởng có cùng công suất và pha đồng nhất. Biểu thức của nó là:

SR≈exp (-(2πδΥ λ)2) (5)

Trong đó, Δ- quang sai sóng của chùm tia laze, λ- bước sóng của tia laze. Hệ số tỷ lệ của Streller phản ánh cường độ ánh sáng cực đại trên trục trường xa, phụ thuộc vào sai số mặt sóng và có thể phản ánh ảnh hưởng của độ méo mặt sóng đối với chất lượng chùm tia.

Thường được sử dụng trong quang học khí quyển, nó chủ yếu được sử dụng để đánh giá hiệu suất của hệ thống quang học thích ứng nhằm cải thiện chất lượng chùm tia.

Streelby SR đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá hiệu ứng hiệu chỉnh quang học thích ứng của hệ thống vũ khí laser năng lượng cao. Hệ thống vũ khí laser năng lượng cao chủ yếu bao gồm hai hệ thống con: laser năng lượng cao và thiết bị định hướng chùm tia.

Khi hệ thống vũ khí laze năng lượng cao có hiệu chỉnh quang học thích ứng, chỉ chất lượng chùm tia của chùm tia đi ra từ tia laze, chất lượng chùm tia của chùm tia đi ra của bộ điều khiển chùm tia và chất lượng chùm tia của tia laze năng lượng cao đến bề mặt mục tiêu không đủ để phản ánh sự cải thiện chất lượng chùm tia của hệ thống thích ứng trong quá trình vận chuyển không gian năng lượng của laser năng lượng cao và chất lượng chùm tia trước và sau khi hiệu chỉnh thích ứng phải được đánh giá.

SR được sử dụng để phản ánh chất lượng chùm tia từ Góc pha, có thể phản ánh tốt hơn hiệu suất của hệ thống thích ứng để sửa méo mặt sóng. Thông qua phép đo và so sánh SR trong các điều kiện vòng hở và vòng kín của hệ thống quang thích ứng, hiệu suất làm việc của hệ thống quang thích ứng có thể được phân tích và xác định:

n=SRS 'n (6)

Công thức trên có thể phản ánh hiệu quả điều chỉnh của biến dạng mặt sóng bằng hệ thống quang học thích ứng. Trong điều kiện hoạt động của vòng kín, hệ thống quang học thích ứng cũng có vấn đề về rung pha, điều này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng của chùm tia.

Dựa trên phân tích các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng chùm tia, phương pháp bù không phản hồi và bù méo mặt sóng có ý nghĩa thực tế lớn đối với việc kiểm soát chất lượng chùm tia. Tuy nhiên, tỷ lệ Strehl chỉ phản ánh cường độ ánh sáng cực đại trên trục quang trường xa và không thể đưa ra sự phân bố cường độ ánh sáng liên quan đến ứng dụng năng lượng.

Ngoài ra, nó chỉ có thể phản ánh đại khái chất lượng chùm tia và không thể cung cấp hướng dẫn rất hữu ích trong thiết kế hệ thống quang học.

4. Yếu tố M

Hệ số M2 của chất lượng chùm tia laser được cộng đồng quang học quốc tế công nhận và được Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) khuyến nghị. Hệ số M2 khắc phục hạn chế của các phương pháp đánh giá chất lượng chùm tia thông thường và việc sử dụng hệ số M2 làm tiêu chuẩn đánh giá để kiểm soát chất lượng và thiết kế phụ trợ của hệ thống laser có ý nghĩa rất lớn.

Phương pháp đánh giá hệ số M2 thường được sử dụng cho chùm tia laze có cường độ phân bố liên tục trong tiết diện chùm tia do laze công suất thấp tạo ra. Bởi vì thời điểm thứ hai của chùm tia được sử dụng để xác định chiều rộng chùm tia, nên dụng cụ đo được yêu cầu phải cao.

Trong công thức độ sáng, đường kính thắt lưng của chùm tia laze được sử dụng để biểu thị vùng độ sáng của nguồn sáng ΔS{{0}}λd2o, Góc phân kỳ trường xa của chùm tia laze được sử dụng để biểu thị Góc khối của ánh sáng nguồn ΔΨ=14πθ2f, và tích d0θf được biểu thị bằng hệ số M2, khi đó công thức độ sáng của chùm laze có thể được biểu thị: B= pδs ·ΔΨ=P(M2)2· λ2(21) Các đặc tính của chùm tia laze có thể được biểu thị bằng một số thông số, chẳng hạn như công suất, bước sóng và chất lượng chùm tia. Hệ số M2 chất lượng chùm tia là một thông số cần thiết để đặc trưng cho độ sáng cao và sự kết hợp không gian tốt của chùm tia laser.

Sự phân bố của trường ánh sáng trong miền không gian và tần số được sử dụng để biểu thị hệ số M2 chất lượng chùm tia, nghĩa là M2= 4πσs-σSv, có thể biết rằng hệ số M2 có thể phản ánh các đặc tính của cường độ phân bố và phân bố pha của trường ánh sáng]. So với các phương pháp đánh giá khác, hệ số M2 có thể phản ánh tốt hơn bản chất của chất lượng chùm tia, có tính phổ quát mạnh và phản ánh toàn diện sự phân bố không gian của cường độ ánh sáng.

Hệ số M2 không phù hợp để đánh giá chất lượng chùm tia của laser năng lượng cao. Khoang cộng hưởng của laser năng lượng cao nói chung không ổn định và chùm tia laser đầu ra không đều, do đó sẽ không có "eo quang". Ngoài ra, đối với chùm tia laze năng lượng cao có sự phân bố năng lượng rời rạc, bán kính điểm được tính theo định nghĩa của thời điểm thứ hai khác xa so với thực tế. Lỗi yếu tố M2 kết quả là lớn.

Hệ số M2 yêu cầu phân bố cường độ của mặt cắt ngang của chùm tia không được có cạnh dốc, ví dụ: đối với "chùm tia siêu Gauss", hệ số M2 không được áp dụng.

Định nghĩa và phép đo chất lượng chùm tia laze được phát triển cùng với sự ra đời và phát triển của laze. Hiện tại, định nghĩa và đo lường chất lượng chùm tia laser vẫn chưa hoàn toàn đạt được sự đồng thuận và chúng đang ở trạng thái "nghiên cứu và sử dụng". Tuy nhiên, với sự đột phá của khoa học laser và sự tiến bộ của công nghệ, việc xác định và đo lường chất lượng chùm tia vẫn đang đối mặt với nhiều vấn đề và thách thức mới.

Thông tin liên lạc:

Nếu bạn có bất kỳ ý tưởng nào, vui lòng nói chuyện với chúng tôi. Bất kể khách hàng của chúng tôi ở đâu và yêu cầu của chúng tôi là gì, chúng tôi sẽ làm theo mục tiêu của mình để cung cấp cho khách hàng chất lượng cao, giá thấp và dịch vụ tốt nhất.