Повна версія

Головна arrow Техніка arrow АКУСТООПТИЧНІ ПРОЦЕСОРИ. АЛГОРИТМИ І ПОХИБКИ ВИМІРЮВАНЬ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ПОЛІПШЕННЯ ЯКОСТІ ЛАЗЕРНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ

Про параметри лазерних пучків

У підрозділ. 2.2 вже піднімалося питання про якість лазерного випромінювання і його вплив на точності характеристики АОП. Доповнимо і сформулюємо список вимог, що пред'являються до лазерним модулів, як до одних з найважливіших елементів в складі ЛО-процесорів.

В "радянської" практиці якість лазерного пучка стандартами не регламентувався і, як правило, оцінювалося «в дифракції». Наприклад, вираз «в пучку три дифракції» означало, що розбіжність пучка в три рази більше дифракційної. При цьому малося на увазі, що розбіжність досліджуваного пучка вже «очищена» від геометричної складової, оскільки в іншому випадку «кількість дифракцій» могло бути надмірно великим і давати явно занижену оцінку якості пучка. Оцінка дифракційної расходимости проводилася з використанням моделі ідеального випромінювача з відповідною вихідний апертурою. Зокрема, для випромінювача з круглою апертурою зі значенням діаметра пучка на вихідний апертурі лазера D і довжиною хвилі дифракционная расходимость визначалася за формулою

В межах цього кута (першого темного кільця на картині Ері) міститься 84 % повної енергії випромінювання.

Що стосується розбіжність, то вона вимірювалася за рівнем інтенсивності 0,135 (1 / е 2 ) від максимальної, виходячи з тих міркувань, що в межах цього кута (принаймні для гауссова пучка) міститься практично така ж частка (86,5%) енергії .

Сучасні міжнародні стандарти тяжіють до рекомендацій для досліджень переважно гауссових пучків і групуються, в основному, навколо двох оцінок якості: ВРР і М 2 .

BPP (beam parameter product - твір параметрів пучка), визначається як добуток діаметра пучка в перетягуванні на повний кут розходження (мм-мрад). У деяких джерелах параметр ВРР визначають як добуток радіуса пучка в перетягуванні на половину утла розбіжність, тобто величину в чотири рази меншу. Тому, з метою виключення помилки, краще уточнювати, що мається на увазі.

Чим ВРР більше, тим гірше якість пучка. Обидва сомножителя слід оцінювати за другого моменту. ВРР явно залежить від довжини хвилі і в дифракційному межі дорівнює 43. 0 / л (два пучка гранично високого (дифракційного) якості з довжинами хвиль 10,6 мкм і 1,064 мкм по параметру ВРР відрізняються на порядок: 13,5 мм-мрад для першого і 1,355 мм-мрад для другого).

Параметр М 2 , також званий параметром поширення пучка, відповідно до стандарту ISOl 1146 є найбільш використовуваним при проведенні порівняльного аналізу різних лазерів. Його значення визначається шляхом ділення параметра ВРР на дифракційну межу 43. 0 / л.

Таким чином, знімається залежність параметра якості пучка від довжини хвилі і він стає безрозмірною величиною, яка б показала у скільки разів він більше параметра діфракціонно- огранічеіного пучка з цієї ж довжиною хвилі.

При цьому М 2 дозволяє висловити повну розбіжність пучка з діаметром перетяжки D наступним чином:

При дифракційної расходимости М 2 природно дорівнює 1,0. З обчисленням параметра М 2 лазерних пучків методом моментів можна ознайомитися в [77].

Як правило, при експериментальному дослідженні лазерних пучків на основі збору даних проводиться розрахунок статистичних величин (мода, медіана, моменти і т.д.), які в підсумку перетворюються в результуючі параметри. І якщо з діаметрами, розбіжність і дисперсією все більш-менш зрозуміло, то є і такі параметри (асиметрія і ексцес), які вимагають пояснення.

Коефіцієнт асиметрії - величина, що характеризує асиметрію розподілу випадкової величини. Якщо задана випадкова величина X, така що Е | х | 3 <°° і р 3 позначає третій центральний

момент: - стандартне відхилення X,

тоді коефіцієнт асиметрії задається формулою

Коефіцієнт асиметрії позитивний, якщо правий "хвіст" розподілу довше лівого, і негативний в іншому випадку. Якщо розподіл симетрично щодо математичного очікування, то його коефіцієнт асиметрії дорівнює нулю.

Коефіцієнт ексцесу (коефіцієнт гостровершинності) - міра гостроти піку розподілу випадкової величини. Якщо задана випадкова величина X, така що Е | х | 4 < »і щ позначає четвертий

центральний момент: - стандартне

відхилення X, то коефіцієнт ексцесу задається формулою

"Мінус три" в кінці формули введено для того, щоб коефіцієнт ексцесу нормального розподілу дорівнював нулю. Він позитивний, якщо пік розподілу поблизу математичного очікування гострий, і негативний, якщо пік гладкий.

На закінчення наведемо список параметрів, що задовольняють якому лазерні модулі могли б служити хорошою базою для побудови якісних АТ-вимірювачів.

  • 1. Спектральний склад одночастотний з шириною спектральної лінії нс більше 0,1 нм але рівню 0,1 і мінімальної її асиметрією.
  • 2. Розбіжність пучка на виході модуля за рівнем 1 / е 'в одній з двох площин (площині А) не більше 0,1 мрад, в другій площині (В) не більше 0,5.
  • 3. Параметр М ~ ~ 1,05.
  • 5. Поляризація лінійна (вектор Е перпендикулярний А).
  • 6. Осьова симетрія комплексної діаграми спрямованості випромінювання модуля максимально можлива.
  • 7. Режим випромінювання безперервний.
  • 9. Наявність вбудованого охолоджуючого елемента.
 
<<   ЗМІСТ   >>