Introduction expandeur de faisceau laser
Un expandeur de faisceau laser est conçu pour augmenter le diamètre d'un faisceau d'entrée collimaté à un plus grand faisceau de sortie collimaté. Les expandeurs de faisceau sont utilisés dans des applications telles que la numérisation laser, l'interférométrie et la télédétection. Les conceptions contemporaines d'expandeur de faisceau laser sont des systèmes afocal qui se sont développés à partir de fondamentaux bien établis du télescope optique. Dans de tels systèmes, les rayons des objets, situés à l'infini, entrent parallèlement à l'axe optique de l'optique interne et les quittent parallèlement. Cela signifie qu'il n'y a pas de longueur focale sur l'ensemble du système.Théorie: Télescopes
Les télescopes optiques, classiquement utilisés pour voir des objets éloignés tels que les corps célestes dans l'espace extra-atmosphérique, sont divisés en deux types: réfraction et réflexion. Les télescopes réfractaires utilisent des lentilles pour réfracter ou plier la lumière tout en reflétant les télescopes à l'aide de miroirs pour réfléchir la lumière.Les télescopes réfractaires se répartissent en deux catégories: le Keplerian et le Galiléen. Un télescope Keplerien se compose de lentilles focales positives qui sont séparées par la somme de leurs focales. La lentille la plus proche de l'image source ou de l'objet considéré est appelée objectif, tandis que l'objectif le plus proche de l'oeil, ou l'image créée, s'appelle l'objectif de l'image.
Un télescope galiléen se compose d'une lentille positive et d'une lentille négative qui sont également séparés par la somme de leur focale. Cependant, comme l'une des lentilles est négative, la distance de séparation entre les deux lentilles est beaucoup plus courte que dans le modèle Keplerian. Veuillez noter que l'utilisation de la longueur focale efficace des deux lentilles donnera une bonne approximation de la longueur totale, tandis que l'utilisation de la longueur focale arrière donnera la réponse la plus précise.
La puissance d'allumage ou l'inverse du grossissement du télescope est basée sur les longueurs focales de l'objectif et des lentilles.
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Si la puissance de grossissement est supérieure à 1, le télescope augmente; si la puissance de grossissement est inférieure à 1, le télescope diminue.
Théorie: expéditeurs de faisceau laser
Dans un design d'expandeur de faisceau laser, le placement des objectifs et des lentilles d'image est inversé. Dans le modèle d'expandeur de faisceau Keplerian, le faisceau d'entrée collimaté se concentre sur un spot entre les objectifs et les lentilles d'image, produisant un point dans le système où l'énergie du laser est concentrée. L'endroit focalisé chauffe l'air entre les lentilles, dévie les rayons lumineux de leur voie optique, ce qui peut entraîner des erreurs de front d'onde. Pour cette raison, la plupart des expandeurs de faisceau utilisent le design de l'expandeur de faisceau galiléen ou une variante de celui-ci.
Lors de l'utilisation du design Keplerian ou Galilean dans les applications d'extension de faisceau laser, il est important de pouvoir calculer la divergence du faisceau de sortie, ce qui détermine l'écart par rapport à une source parfaitement collimatée. La divergence du faisceau dépend des diamètres des faisceaux laser d'entrée et de sortie.
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La puissance d'amplification (MP) peut maintenant être exprimée en termes de divergences de faisceau ou de diamètre de faisceau.
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En interprétant les équations ci-dessus, on constate que si le diamètre du faisceau de sortie (D O ) augmente, la divergence du faisceau de sortie (θ O ) diminue et vice versa. Par conséquent, si vous utilisez l'expandeur de faisceau comme un minimiseur de faisceau, le diamètre du faisceau diminuera, mais la divergence du laser augmentera. Le prix à payer pour un petit faisceau est un grand angle de divergence.
En plus de ce qui précède, il est important de pouvoir calculer le diamètre du faisceau de sortie à une distance de travail spécifique (L). Le diamètre du faisceau de sortie est fonction du diamètre du faisceau d'entrée et de la divergence du faisceau après une distance de travail spécifique (L).
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La divergence du faisceau laser est spécifiée en termes d'angle, donc l'équation ci-dessus est exprimée en termes de θ I et non θ I / 2.
Étant donné qu'un expandeur de faisceau augmente le faisceau d'entrée par la puissance d'amplification et diminue également la divergence d'entrée, la substitution des équations (4) et (5) en (6) aboutit à ce qui suit.
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