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使用缩束器测量大型准直光束

作者:admin  时间:2022-2-28 9:48:09

首先我们需要了解一个背景知识:高斯光束。由于高斯光束是对自由空间电磁场的波形方程的解读,因此激光器传播时的直径可以用高斯光束来近似。事实上,根据M2测量仪测量到的结果显示激光器与基本模式的高斯光束很接近。对于任何给定的波长,完美高斯光束的整个光束特性可以完全从以下的属性中得出:光束腰部、锐利范围和远场发散角。束腰、锐利范围和远场发散是缩束器的相关参数,因为光束缩束器的目的是接受相对较大的束腰,同时具有较长的锐利范围和较低的远场发散,也就是所谓的准直光束。


dataray提供的光斑分析仪缩束器都是伽利略式的缩束器。dataray缩束器提供有三种不同的涂层选择:VIS、NIR和TEL防反射涂层。能够覆盖的波长范围从400nm-1620nm,放大倍数从1/15到1/2都可实现。所搭配的光斑分析仪的可测量光斑尺寸从几毫米到15 x 20 毫米。对于更大的大尺寸光斑,依然可以使用缩束器来测量。

随着光束范围的不断扩展,dataray提供了大量的光束分析设备。Dataray的相机能够测量最小的光束尺寸达32微米,甚至使用dataray的扫描狭缝设备可以使用刀刃模式测量更小的光束,直径小至 2 微米。检测区域的大小决定了我们可以直接测量的光束大小,从dataray的扫描狭缝设备的几毫米到 15 x 20 毫米TaperCamD-UCD23相机都可以搭配缩束器。对于更大的大尺寸光斑或者更小的光束,dataray仍然可以直接测量。对于大型准直光束的测量,其中一种选择是使用dataray缩束器来改变输入光束的尺寸;本文将讨论用于光斑分析仪缩束器的理论和用法。


开普勒望远镜

开普勒望远镜由两个正焦距透镜组成,以它们的焦距之和分开。在准直输入的情况下,第一个透镜在与它的焦距相等的距离上形成焦点。 对于高功率的激光器来说,在镜片之间的焦点处增加的辐射度会使空气变热,从而影响性能。

图1:开普勒式缩束器的放大率为-(-20/40)=1/2。

伽利略望远镜

伽利略望远镜的设计与开普勒设计相同,但其中一个镜头有一个负焦距。镜头仍然由它们的焦距之和分开,但现在没有中间焦距,管子长度比开普勒设计短。 基于这些原因,伽利略望远镜是更好的激光缩束器设计。DataRay提供的所有标准缩束器都是伽利略缩束器。


图2:伽利略式缩束器的放大率为-(-20/40)=1/2

校准

由于透镜的焦距取决于激光的波长,因此透镜之间的必要距离会随着波长的变化而变化。DataRay会根据你的应用选择一个接近可用波长的准直光束,并调整光束的距离,以提供一个大约准直的输出,光束距离为6米。




图3:BR-VIS-2BeamReducer


无焦系统

无焦系统是一种透镜系统,其中输入和输出都近似准直。输出不会会聚或发散输入光束,因此在另一侧没有定义焦点。这样的系统可以使用两个透镜来创建,它们的间距等于它们的焦距之和。最简单的焦点系统是伽利略望远镜和开普勒望远镜。

放大倍数

光斑分析仪缩束器放大率是由波长决定的。DataRay提供的光斑分析仪缩束器的放大率为1/21/51/101/15。放大率规格假定从输入和输出光束腰带到光束缩束器的距离很远,定义为>2个瑞利长度。但实际上,放大率并不是这样计算的,实际放大率应该通过横向移动输入源或相机+长度来测量实际的放大率,并测量光束中心点移动的程度。这将提供实际放大率,然后将其作为PMF(像素乘法系数)值输入到软件的图像设置对话框中。屏幕上显示的测量值将根据输入的PMF值进行补偿。

4:从设置菜单栏选项中打开捕捉设置对话框,或按ALT+S

规格

dataray缩束器提供有三种不同的涂层选择:VISNIRTEL防反射涂层。每种模型的放大倍数见表1,其中还列出了最大输入光束直径。衍射限制的输入光束直径将比最大输入光束直径小,并定义了将导致波前镜小于λ/4的输入光束大小。

型号

波长范围

放大倍数

最大输入光束直径

衍射限制的输入光束直径

BR-VIS-2

400-650nm

1/2

19.4mm

17.0mm

BR-VIS-5

1/5

35.0mm

25.0mm

BR-VIS-10

1/10

35.0mm

30.0mm

BR-VIS-15

1/15

43.5mm

37.5mm

BR-NIR-2

650-1150nm

1/2

19.4mm

17.0mm

BR-NIR-5

1/5

35.0mm

25.0mm

BR-NIR-10

1/10

35.0mm

30.0mm

BR-NIR-15

1/15

43.5mm

37.5mm

BR-TEL-2

1050-1620nm

1/2

19.4mm

17.0mm

BR-TEL-5

1/5

35.0mm

25.0mm

BR-TEL-10

1/10

35.0mm

30.0mm

BR-TEL-15

1/15

43.5mm

37.5mm

总结

dataray缩束器用于减少大尺寸光斑准直输入光束的直径,以输出直径较小的准直光束。它们有助于测量直接瞄准或测量的大型准直光束。Dataray的提供的光束缩束器能够适配其标准C-mount 光斑分析仪相机。如果有任何问题都可以与我们联系。






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