Come valutare la qualità del raggio laser? (Parte 1)

Qualità del raggio laserè un importante indice tecnico del laser, e le caratteristiche del laser sono valutate dall'aspetto qualitativo. Tuttavia, per molto tempo non esiste una definizione esatta della qualità del raggio e non è stato stabilito alcun metodo di misurazione standard, il che ha comportato inconvenienti per la ricerca e l'applicazione scientifica.

Nel 1988, AE Seigman ha introdotto un parametro del fattore di qualità del raggio quantità adimensionale, che descriveva la qualità del raggio laser in modo più scientifico e ragionevole ed è stato adottato dalla bozza dello standard ISO/TC172/SC9/WG1 nel 1991. La ricerca e la misurazione della qualità del raggio laser factor è diventato anche un hotspot di ricerca negli ultimi anni.

I metodi comunemente usati per valutare la qualità del fascio sono:

Il limite di diffrazione originale più fattori, il rapporto di Streier, il rapporto circonferenza-energia, il fattore M2 o il suo fattore K reciproco (fattore di trasmissione del raggio), la definizione di varie qualità del raggio corrisponde a diversi scopi applicativi, riflettendo anche l'enfasi sulla qualità del raggio è diversa. La qualità del raggio deve essere valutata in base allo scopo specifico dell'applicazione.

La qualità del raggio è un modo importante per valutare le caratteristiche di un laser in termini di qualità, che svolge un ruolo importante nella progettazione, produzione, rilevamento e applicazione del laser. È di grande importanza discutere come perfezionare l'universalità dei fattori di qualità del raggio, analizzare i fattori che influenzano la qualità del raggio e controllarli.

Per analizzare la precisione della portata laser a lungo raggio e dell'altimetria laser, la misurazione della qualità del raggio è un collegamento importante, in particolare la distribuzione dell'energia del raggio e la dimensione dell'angolo di divergenza e della larghezza del raggio, l'influenza sull'eco della distanza è più evidente e il fattore di qualità del raggio laser può riflettere la qualità del raggio laser e migliorare l'accuratezza della misurazione.

1. La diffrazione originale limita molteplici fattori

Il limite di diffrazione originale di più fattori è definito come il rapporto tra l'angolo di divergenza del campo lontano del raggio effettivo misurato e l'angolo di divergenza del campo lontano del raggio ideale e la sua espressione è =θ/θ{{3 }} (1)

L'angolo di emissione in campo lontano θ è determinato dalla formula asintotica θ=limz→∞/w(z)z, e w(z) è la larghezza del punto luminoso e z è la posizione corrispondente della luce macchiare. Nel caso in cui l'approssimazione parassiale e la diffrazione di apertura siano trascurabili, l'ampiezza del fascio w(z) nello spazio libero soddisfa la seguente equazione di trasmissione:

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

Dove z{{0}} è la posizione della vita w0. Per un raggio gaussiano ideale, la larghezza dello spot w(z) è definita dalla larghezza al valore massimo dell'intensità luminosa 1/e2 e la dimensione dello spot definita contiene 86,5 percento della potenza totale del raggio gaussiano .

Il fattore limite di diffrazione originale è principalmente adatto per valutare il raggio laser appena emesso dal risonatore laser e può ragionevolmente valutare la qualità del raggio in campo vicino. È un indice di prestazione statica che descrive la qualità del raggio del sistema laser e non considera gli effetti della dispersione atmosferica, della turbolenza e dell'alone termico sul laser.

Nel sistema d'arma a contromisura laser, la è determinata principalmente dalla L del sistema d'arma laser che esce dal raggio e dalla d del raggio attraverso la direzione del raggio

2= 2L più 2D (3)

Fornisce una base per valutare la qualità del raggio dei sistemi d'arma laser ad alta energia.

La misurazione del valore dipende dalla misurazione accurata dell'angolo di divergenza del campo lontano del raggio, a causa dei fattori del laser stesso e dell'influenza di molti fattori nel processo di trasmissione del raggio laser, in modo che la distribuzione dell'intensità del lontano Il raggio di campo contiene più componenti di frequenza spaziale di ordine elevato, l'intensità del laser viene attenuata utilizzando il CCD per misurare la larghezza dello spot, è difficile rilevare la componente di ordine elevato dello spot, la relativa distribuzione dell'intensità spaziale è ottimo È difficile riflettere la componente di ordine superiore dello spot e il valore ottenuto non può riflettere veramente la perdita di energia causata dalla dispersione di ordine superiore. I suoi requisiti di misurazione accurati per il sistema di rilevamento sono elevati e non è adatto per valutare il raggio trasmesso su una lunga distanza.

2. Rapporto di energia anulare

Il rapporto di energia anulare, noto anche come rapporto di potenza della superficie target (o barilotto), è definito come la radice del rapporto tra l'energia anulare ideale (o potenza) del punto luminoso all'interno della dimensione specificata e l'energia anulare effettiva (o potenza) potenza) del punto luminoso all'interno della stessa dimensione. La sua espressione è

BQ=P P ideale misurata

Oppure BQ=EE test dell'ideale reale (4)

Il valore BQ viene utilizzato per valutare la qualità del raggio in campo lontano per applicazioni di erogazione e accoppiamento di energia, in combinazione con la concentrazione di energia del raggio sul bersaglio.

La differenza tra il valore e il valore BQ è che contiene fattori atmosferici ed è un indice completo per descrivere la qualità del raggio dal punto di vista dell'applicazione ingegneristica e dell'effetto del danno e un indice dinamico dei sistemi di armi laser influenzati dall'atmosfera. Il valore BQ è direttamente correlato alla qualità del raggio e alla densità di potenza, che è il riflesso della concentrazione di energia, e ha un significato molto pratico per lo studio dell'accoppiamento energetico e dell'effetto del danno tra il laser ad alta intensità e il bersaglio.

La descrizione della distribuzione spaziale dell'intensità luminosa in un singolo barilotto è insufficiente e la selezione del fascio ideale deve essere chiaramente definita. Dal punto di vista dell'applicazione ingegneristica, l'onda piana solida con le dimensioni dello specchio principale del sistema di lancio dell'arma laser viene selezionata come raggio ideale con un metodo relativamente semplice e pratico.

Per le armi laser "distruzione dura", la dimensione standard dovrebbe essere la più piccola possibile, richiedendo una maggiore densità di potenza di picco, la dimensione standard al diametro principale dello specchio principale del sistema di lancio D corrispondente alla dimensione del limite di diffrazione è più appropriata , contiene l'84 percento dell'energia totale emessa dal sistema, per le armi laser "soft kill", richiede una quota di energia maggiore nell'intervallo della superficie bersaglio, una densità di potenza media più elevata La dimensione della specifica può essere selezionata come dimensione della distruzione bersaglio.

Il valore BQ viene spesso misurato mediante diversi metodi di misurazione dell'energia del foro limitato e sistemi di rilevamento in grado di misurare la distribuzione assoluta dell'energia nello spazio, richiedendo un potente rilevatore di array di luce o uno strumento a disco target in grado di ricevere direttamente un laser ad alta energia.

Viene spesso utilizzato per valutare la qualità di raggi laser intensi, ma poiché i laser ad alta potenza, come il fluoruro di idrogeno (HF), il fluoruro di deuterio (DF) e i laser chimici ossigeno-iodio (COIL), generalmente adottano un metodo non stabile struttura della cavità, il raggio di uscita non è un raggio gaussiano, ci sono alcune incertezze nella misurazione della qualità del raggio laser generato da laser a cavità non stabili.

Informazioni sui contatti:

Se hai qualche idea, sentiti libero di parlare con noi. Non importa dove si trovino i nostri clienti e quali siano le nostre esigenze, seguiremo il nostro obiettivo di fornire ai nostri clienti alta qualità, prezzi bassi e il miglior servizio.