Kako oceniti kakovost laserskega žarka? (1. del)

Kakovost laserskega žarkaje pomemben tehnični kazalnik laserja, lastnosti laserja pa se ocenjujejo s kvalitativnega vidika. Vendar že dolgo ni bilo natančne definicije kakovosti žarka in ni bila vzpostavljena nobena standardna merilna metoda, kar je prineslo nevšečnosti pri znanstvenih raziskavah in uporabi.

Leta 1988 je AE Seigman uvedel parameter faktorja kakovosti brezdimenzijske količine žarka, ki je bolj znanstveno in razumno opisal kakovost laserskega žarka in je bil leta 1991 sprejet z osnutkom standarda ISO/TC172/SC9/WG1. Raziskave in merjenje kakovosti laserskega žarka dejavnik je v zadnjih letih postal tudi žarišče raziskav.

Metode, ki se običajno uporabljajo za ocenjevanje kakovosti žarka, so:

Prvotni mejni faktorji uklona, ​​Streierjevo razmerje, razmerje med obodom in energijo, faktor M2 ali njegov recipročni faktor K (faktor prenosa žarka), opredelitev različnih kakovosti žarka ustreza različnim namenom uporabe, kar odraža tudi poudarek kakovosti žarka. Kakovost žarka je treba oceniti glede na namen uporabe.

Kakovost žarka je pomemben način za ocenjevanje lastnosti laserja v smislu kakovosti, ki igra pomembno vlogo pri načrtovanju, izdelavi, odkrivanju in uporabi laserja. Zelo pomembno je razpravljati o tem, kako izpopolniti univerzalnost faktorjev kakovosti žarka, analizirati dejavnike, ki vplivajo na kakovost žarka, in jih nadzorovati.

Za analizo natančnosti laserskega določanja dolgega dosega in laserske višinometrije je merjenje kakovosti žarka pomembna povezava, zlasti porazdelitve energije žarka in velikosti kota divergence in širine žarka, vpliv na odmev razdalje je bolj očiten , faktor kakovosti laserskega žarka pa lahko odraža kakovost laserja za določanje razdalje in izboljša natančnost merjenja.

1. Prvotna difrakcija omejuje več dejavnikov

Prvotni uklonski mejni večkratni faktor je definiran kot razmerje med kotom divergence daljnega polja izmerjenega dejanskega žarka in kotom divergence daljnega polja idealnega žarka, njegov izraz pa je =θ/θ{{3 }} (1)

Emisijski kot θ v daljnem polju je določen z asimptotično formulo θ=limz→∞/w(z)z in w(z) je širina svetlobne pege, z pa ustrezen položaj svetlobe mesto. V primeru, da sta paraksialni približek in aperturni uklon zanemarljiva, širina žarka w(z) v prostem prostoru ustreza naslednji transmisijski enačbi:

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

Kjer je z{{0}} lokacija pasu w0. Za idealen Gaussov žarek je širina pege w(z) določena s širino pri največji vrednosti jakosti svetlobe 1/e2, definirana velikost pege pa vsebuje 86,5 odstotkov celotne moči Gaussovega žarka .

Prvotni mejni faktor uklona je v glavnem primeren za oceno laserskega žarka, ki je bil pravkar oddan iz laserskega resonatorja, in lahko razumno oceni kakovost žarka bližnjega polja. To je statični indeks učinkovitosti, ki opisuje kakovost žarka laserskega sistema in ne upošteva učinkov atmosferskega sipanja, turbulence in toplotnega haloja na laser.

V orožnem sistemu za lasersko protiukrepanje je v glavnem določen z L laserskega orožnega sistema, ki izstopa iz žarka, in d žarka skozi smer žarka

2= 2L plus 2D (3)

Zagotavlja osnovo za ocenjevanje kakovosti žarka visokoenergijskih laserskih orožnih sistemov.

Merjenje vrednosti je odvisno od natančne meritve oddaljenega kota žarka zaradi dejavnikov samega laserja in vpliva številnih dejavnikov v procesu prenosa laserskega žarka, tako da je porazdelitev intenzivnosti daleč -poljski žarek vsebuje več prostorsko frekvenčnih komponent visokega reda, intenziteta laserja je oslabljena s pomočjo CCD-ja za merjenje širine pike, težko je zaznati komponento visokega reda pike, relativna prostorska porazdelitev intenzitete je zelo dobro Težko je odražati komponento višjega reda pike in dobljena vrednost ne more resnično odražati izgube energije, ki jo povzroča disperzija višjega reda. Njegove natančne merilne zahteve za sistem zaznavanja so visoke in ni primeren za ocenjevanje žarka, oddanega na velike razdalje.

2. Obročno energijsko razmerje

Razmerje obročaste energije, znano tudi kot razmerje moči ciljne površine (ali soda), je definirano kot koren razmerja idealne obročaste energije (ali moči) svetlobne točke v določeni velikosti do dejanske obročaste energije (ali moč) svetlobne točke znotraj iste velikosti. Njegov izraz je

BQ=P Izmerjen idealen P

Ali BQ=EE pravi idealen test (4)

Vrednost BQ se uporablja za oceno kakovosti žarka v daljnem polju za aplikacije za dostavo energije in spajanje v kombinaciji s koncentracijo energije žarka na tarči.

Razlika med vrednostjo BQ in vrednostjo je v tem, da vsebuje atmosferske dejavnike in je celovit indeks za opis kakovosti žarka z vidika inženirske uporabe in učinka škode ter dinamičnega indeksa laserskih oborožitvenih sistemov, na katere vpliva atmosfera. Vrednost BQ je neposredno povezana s kakovostjo žarka in gostoto moči, ki je odraz koncentracije energije, in ima zelo praktičen pomen za preučevanje energijske sklopitve in učinka poškodbe med visokointenzivnim laserjem in tarčo.

Opis prostorske porazdelitve svetlobne jakosti v posameznem sodu je nezadosten, zato mora biti izbor idealnega snopa jasno definiran. Z vidika inženirske uporabe je trdni ravninski val z velikostjo glavnega zrcala sistema za izstrelitev laserskega orožja izbran kot idealen žarek z relativno preprosto in praktično metodo.

Za lasersko orožje za "težko uničevanje" mora biti standardna velikost čim manjša, kar zahteva večjo konično gostoto moči, primernejša je standardna velikost glavnega premera glavnega zrcala izstrelitvenega sistema D, ki ustreza mejni velikosti uklona. , vsebuje 84 odstotkov celotne energije, ki jo oddaja sistem, za "soft kill" lasersko orožje, zahteva večji delež energije v dosegu ciljne površine, višjo povprečno gostoto moči. Velikost specifikacije lahko izberete kot velikost uničenja tarča.

Vrednost BQ se pogosto meri z različnimi metodami merjenja energije omejenih lukenj in sistemi zaznavanja, ki lahko merijo absolutno porazdelitev energije v prostoru, pri čemer je potreben močan detektor svetlobnih nizov ali instrument s ciljnim diskom, ki lahko neposredno sprejme visokoenergetski laser.

Pogosto se uporablja za ocenjevanje kakovosti intenzivnih laserskih žarkov, ker pa visoko zmogljivi laserji, kot so vodikov fluorid (HF), devterijev fluorid (DF) in kisik-jodni kemični laserji (COIL), na splošno sprejmejo nestabilno struktura votline, izhodni žarek ni Gaussov žarek, obstaja nekaj negotovosti pri merjenju kakovosti laserskega žarka, ki ga ustvarijo laserji z nestabilno votlino.

Kontaktni podatki:

Če imate kakršne koli ideje, se obrnite na nas. Ne glede na to, kje so naše stranke in kakšne so naše zahteve, bomo sledili svojemu cilju, da svojim strankam zagotovimo visoko kakovost, nizke cene in najboljšo storitev.