Экспердер луча - это оптический компонент, способный изменять диаметр и угол дивергенции светового пучка. Это играет решающую роль в оптических системах.
1. Определение расширителя луча
Расширение луча обычно состоит из набора линз, которые могут расширить входной лазерный луч или другие световые лучи, увеличивая их диаметр и потенциально изменяя угол дивергенции. Различные типы расширителей луча имеют различные конструкции и конструкции, но их общая цель состоит в том, чтобы настроить характеристики луча в соответствии с конкретными требованиями применения.
2. Функции расширителя луча
(1) Изменение диаметра луча
- Во многих оптических применениях требуются балки определенных диаметров. Например, при лазерной обработке больший диаметр луча может покрывать большую площадь обработки. Используя расширитель луча, узкий луч может быть расширен до желаемого размера.
- Для применений, требующих равномерного освещения, таких как системы освещения микроскопа, расширитель луча может увеличить луча, испускаемую источником света, чтобы обеспечить больше ровного освещения.
(2) Регулирующий угол дивергенции луча
- Угол дивергенции луча имеет решающее значение для производительности оптической системы. Экспердер луча может уменьшить угол дивергенции (формула: θ ≈ λ / (π * d)), что делает луч более коллимированным, тем самым улучшая расстояние передачи и производительность фокусировки.
- В системах оптической связи, для обеспечения стабильной передачи сигнала необходимы балки с низкими углами дивергенции. Расширение луча может отрегулировать входной луч в соответствии с требованиями системы оптической связи.
(3) Включение высоких оптических операций
- Некоторые высокооделенные оптические системы, такие как оптические пинцет, требуют точного контроля характеристик луча. Экспошер балки может быть частью системы манипуляции с оптическими пинцами, работая в сочетании с другими оптическими компонентами, чтобы гарантировать, что апертура задней части цели полностью освещена при обеспечении позиционирования ловушек.
- При наноразмерном позиционировании и высокой формировании луча расширение луча можно использовать с такими приводами, как ультразвуковые двигатели для достижения точного контроля луча.
(4) Адаптирование к многоволновым приложениям
-В многоволновых оптических системах, таких как многоволновая лидар, традиционные простые расширители простых пучков борются за то, чтобы достичь расширения луча одновременно на нескольких длин волн из-за хроматической аберрации. Чтобы решить эту проблему, специализированные расширители луча, такие как размышления о осевой отражающей луче, могут быть разработаны для использования в многоволновых лидарных системах.
(5) Оптимизация производительности оптической системы
-При проектировании расширяющих пучков Hartmann с крупной апертурой в объектив вводится асферические поверхности высокого порядка в объективную линзу для исправления аберраций, вызванных большими относительными линзами апертуры, тем самым оптимизируя производительность оптической системы.
- Для специализированных оптических систем, таких как интерферометры Майкельсона в детекторах гравитационных волн, установка телескопов расширяющего луча может уменьшить размер луча и разбросание при повышении эффективности времени наблюдения, обеспечивая необходимые точки диагностики луча и облегчая выравнивание луча.
3. Типы расширения луча
Расширение луча в основном разделены на две категории: преломление (на основе линз) и отражающие (на основе зеркала).
(1) Расширение преломления балки (на основе объектива)
Расширение преломления балка работают на основе принципа преломления объектива и обычно состоят из двух или более линз. Общие типы включают расширения галилейского луча и расширители кеплеровского луча.
(2) Расширение отражающего луча (на основе зеркала)
Расширение отражающих лучей работает на основе принципа зеркального отражения и обычно состоят из двух или более изогнутых зеркал. Общие типы включают в себя размышления о осевой отражающей луче и расширители коаксиального отражающего луча.
(3) Сравнение расширений рефракционной и отражающей луча
- Расширение преломления луча: компактный, подходящий для применений с низким и средним мощным применением, но может представлять хроматическую аберрацию.
- Расширение отражающего луча: идеально подходит для мощных применений, свободных от хроматической аберрации, но более крупный и сложный для выравнивания.
4. Примеры применения
- Лазерная обработка: расширители преломления луча используются для лазерной резки и сварки, в то время как расширители отражающего луча используются при мощной лазерной обработке.
- Астрономическое наблюдение. Расширение отражающих лучей используются в телескопных системах для расширения поле зрения.
- Оптическое измерение: расширители преломления луча используются в лазерных интерферометрах и в оптических экспериментах.
- Лазерная связь: Расширение преломления луча используется для коллимации луча и расширения.
Краткое содержание
Расширение луча являются важными компонентами в оптических системах, что обеспечивает точный контроль над диаметрами луча и угол дивергенции для удовлетворения разнообразных потребностей применения. Их дизайн и выбор зависят от таких факторов, как длина волны, мощность и конкретные варианты использования. Благодаря достижениям в области технологий, расширение луча продолжают развиваться, предлагая улучшенную производительность и универсальность в областях, начиная от лазерной обработки до астрономического наблюдения.