Balok expander adalah komponen optik yang mampu mengubah diameter dan sudut divergensi balok cahaya. Ini memainkan peran penting dalam sistem optik.
1. Definisi expander balok
Expander balok biasanya terdiri dari satu set lensa yang dapat memperluas balok laser input atau balok cahaya lainnya, meningkatkan diameternya dan berpotensi mengubah sudut divergensi mereka. Berbagai jenis expander balok memiliki berbagai desain dan struktur, tetapi tujuan umum mereka adalah untuk menyesuaikan karakteristik balok untuk memenuhi persyaratan aplikasi tertentu.
2. Fungsi expander balok
(1) Mengubah diameter balok
- Dalam banyak aplikasi optik, diperlukan balok diameter spesifik. Misalnya, dalam pemrosesan laser, diameter balok yang lebih besar dapat mencakup area pemrosesan yang lebih besar. Dengan menggunakan expander balok, balok sempit dapat diperluas ke ukuran yang diinginkan.
- Untuk aplikasi yang membutuhkan penerangan seragam, seperti sistem pencahayaan mikroskop, expander balok dapat memperbesar balok yang dipancarkan oleh sumber cahaya untuk memberikan lebih banyak pencahayaan.
(2) Menyesuaikan sudut divergensi balok
- Sudut divergensi balok sangat penting untuk kinerja sistem optik. Expander balok dapat mengurangi sudut divergensi (rumus: θ ≈ λ / (π * d)), membuat balok lebih terkolimasi, sehingga meningkatkan jarak transmisi dan fokus kinerja.
- Dalam sistem komunikasi optik, balok dengan sudut divergensi rendah diperlukan untuk memastikan transmisi sinyal yang stabil. Expander balok dapat menyesuaikan balok input untuk memenuhi persyaratan sistem komunikasi optik.
(3) Mengaktifkan operasi optik presisi tinggi
- Beberapa sistem optik presisi tinggi, seperti pinset optik, membutuhkan kontrol yang tepat dari karakteristik balok. Balok expander dapat menjadi bagian dari sistem manipulasi balok pinset optik, bekerja bersama dengan komponen optik lainnya untuk memastikan aperture punggung tujuan sepenuhnya diterangi sambil memungkinkan posisi perangkap.
- Dalam penentuan posisi berskala nano dan pembentukan balok presisi tinggi, expander balok dapat digunakan dengan aktuator seperti motor ultrasonik untuk mencapai kontrol balok yang tepat.
(4) beradaptasi dengan aplikasi multi-gelombang
-Dalam sistem optik multi-panjang gelombang, seperti lidar multi-gelombang, balok transmisi sederhana yang diperpanjang dengan perjuangan untuk mencapai ekspansi balok secara bersamaan pada berbagai panjang gelombang karena penyimpangan kromatik. Untuk mengatasi hal ini, expander balok khusus, seperti ekspander balok reflektif off-axis, dapat dirancang untuk digunakan dalam sistem lidar multi-gelombang.
(5) Mengoptimalkan kinerja sistem optik
-Dalam desain pengekspander balok aspheric-aperture besar, permukaan aspheri orde tinggi dimasukkan ke dalam lensa objektif untuk memperbaiki penyimpangan yang disebabkan oleh lensa apertur relatif besar, sehingga mengoptimalkan kinerja sistem optik.
- Untuk sistem optik khusus, seperti interferometer Michelson pada detektor gelombang gravitasi, memasang teleskop expander balok miring dapat mengurangi ukuran balok dan dimensi splitter sambil meningkatkan efisiensi waktu observasi, menyediakan titik diagnostik balok yang diperlukan, dan memfasilitasi penyelarasan balok.
3. Jenis Balok Expander
Balok Expander terutama dibagi menjadi dua kategori: bias (berbasis lensa) dan reflektif (berbasis cermin).
(1) Expander Balok Beri Refraktif (Berbasis Lensa)
Expander Balok Refraktif beroperasi berdasarkan prinsip refraksi lensa dan biasanya terdiri dari dua atau lebih lensa. Jenis umum termasuk Expander Balok Galilea dan Expander Balok Keplerian.
(2) Expander balok reflektif (berbasis cermin)
Expander balok reflektif beroperasi berdasarkan prinsip refleksi cermin dan biasanya terdiri dari dua atau lebih cermin melengkung. Jenis umum termasuk pengekspander balok reflektif off-axis dan coaxial reflective expander.
(3) Perbandingan Expander Balok Refraktif dan Reflektif
- Expander Balok Refraktif: Compact, Cocok untuk Aplikasi Daya Rendah hingga Menengah, tetapi dapat memperkenalkan penyimpangan kromatik.
- Reflective Beam Expander: Ideal untuk aplikasi berdaya tinggi, bebas dari penyimpangan kromatik, tetapi lebih besar dan lebih kompleks untuk disejajarkan.
4. Contoh aplikasi
- Pemrosesan Laser: Expander balok bias digunakan dalam pemotongan dan pengelasan laser, sementara expander balok reflektif dipekerjakan dalam pemrosesan laser daya tinggi.
- Pengamatan Astronomi: Expander balok reflektif digunakan dalam sistem teleskop untuk memperluas bidang pandang.
- Pengukuran optik: Expander balok bias digunakan dalam interferometer laser dan percobaan optik.
- Komunikasi laser: Expander balok bias digunakan untuk kolimasi dan ekspansi balok.
Ringkasan
Balok Expander adalah komponen penting dalam sistem optik, memungkinkan kontrol yang tepat atas berdiameter balok dan sudut divergensi untuk memenuhi kebutuhan aplikasi yang beragam. Desain dan seleksi mereka tergantung pada faktor -faktor seperti panjang gelombang, daya, dan kasus penggunaan khusus. Dengan kemajuan teknologi, expander balok terus berkembang, menawarkan peningkatan kinerja dan keserbagunaan di bidang mulai dari pemrosesan laser hingga pengamatan astronomi.