Мы уже обсуждали гауссовы пучки — рассказывали о поперечных распределениях, а также касались темы качества пучка в статье о параметре качества М2. Теперь обсудим, как этим качеством управлять.
Как портится качество пучка?
Даже идеальный гауссов пучок при распространении в рассеивающей среде (например, в воздухе) или при прохождении через оптическую систему может потерять свое качество. Это выражается в том, что поперечное распределение интенсивности все меньше напоминает гауссово. Особенно заметен процесс потери качества в системах с многопроходными лазерными усилителями: для максимальной эффективности лазерный пучок пропускают через активную среду — лазерный стержень — несколько раз. Из-за неравномерного распределения коэффициента усиления в активной среде части пучка усиливаются неодинаково, в результате чего на выходе из усилителя поперечное распределение сильно отличается от исходного. Могут возникать и так называемые горячие точки — области сильного повышения интенсивности, из-за которых даже может повредиться (пробиться) активная среда в следующем лазерном усилителе.
Как бороться с потерей качества пучка?
Для улучшения качества лазерных пучков используется интересное свойство — в наименьшее пятно фокусируется нулевая гауссова мода, а все примеси только добавляют пятну фокусировки размера. Это значит, что при фокусировке попадают в периферическую часть пятна. Если же периферию пучка в области фокусировки отрезать,то качество пучка улучшается. Это можно осуществить, поставив диафрагму, через которую проходит только центральная часть сфокусированного пучка.
Вместо линзы для фокусировки используют микрообъектив. Объектив, диафрагма и система ее позиционирования составляют конструкцию простейшего пространственного фильтра. При этом на выходе получается расходящийся пучок. Для получения параллельного (коллимированного) пучка фокусирующий объектив дополняют коллимирующей линзой. Такая схема аналогична телескопу, построенному по схеме Кеплера и используется заодно для увеличения диаметра пучка.
Почему фильтр называется пространственным?
Название устройства связано с понятием пространственных мод — любой пучок можно представить в виде суммы набора гауссовых пучков, которые называют также пространственными модами. Пространственный фильтр удаляет из пучка высшие пространственные моды, за счет этого распределение становится ближе к гауссовому.
Где применяется пространственная фильтрация?
Пространственный фильтр — неотъемлемая часть твердотельных лазерных систем с каскадом усилителей. Более того, чтобы при фокусировке мощного лазерного излучения не происходил пробой в воздухе, пространственные фильтры изготавливают в отдельном корпусе и откачивают воздух — получается устройство под названием “вакуумный пространственный фильтр”.
Как собрать свой пространственный фильтр?
Если вы хотите собрать пространственный фильтр самостоятельно, то мы уже все предусмотрели и разработали крепления для микрообъективов, диафрагм и линз. Например, модель 32KMB-1-01SD — оправа с боковым расположением юстировочных винтов для крепления и юстировки микрообъективов.
Больше оправ и креплений для оптических элементов в разделе Крепления для оптики на нашем сайте.
Лазерные технологии в ЛАССАРД
Приезжайте к нам в шоурум! Мы покажем, как лазерные технологии работают на практике в станках для резки, сварки, маркировки, очистки и упрочнения, а также в гибридном станке 3 в 1.
Наши контакты:
📱 Сайт
👥 ВК
🏭 Наше производство и шоурум: ОЭЗ «Технополис Москва», 109316, Россия, Москва, Волгоградский проспект, д. 42, корп. 5, пом. 1Н
📞 Наш телефон: +7 495 120 68 86
✉️ Наша почта: sales@lassard.ru