在很多實際應用中,人們(men) 需要壓縮激光束的發散角,也就是通常所說的對激光束進行準直。
人們(men) 多采用倒置望遠鏡來準直激光。使用倒置望遠鏡準直激光的優(you) 點包括,準直效果好,而且準直效果對倒置望遠鏡的相對於(yu) 激光束腰的位置不太敏感。但是倒置望遠鏡體(ti) 積較大。
使用單透鏡準直激光則剛好相反,體(ti) 積較小,結構較緊湊,但是準直效果和單透鏡相對於(yu) 激光束腰的位置關(guan) 係很大:入射高斯光束的束腰應在透鏡的前焦麵上,否則準直效果較差。
采用衍射元件可以同時解決(jue) 上述兩(liang) 個(ge) 問題,即得到對束腰位置不敏感的準直效果。我司最近研發出這種準直效果對激光束腰位置不敏感的衍射元件,衍射元件和激光束腰之間在0-2000mm內(nei) 都能良好地準直,準直距離達40公裏,準直距離內(nei) 光斑大小較穩定,能量相對集中。
比如,我們(men) 假定透鏡焦距為(wei) 1000 mm,下圖為(wei) 當激光束腰離單透鏡距離分別為(wei) 200mm,500mm,1000mm,1500mm,2000mm的時候,在40km處激光光斑的一維和二維功率密度。由圖中可以看出,隻有在激光束腰在單透鏡焦點附近(即1000mm)時,才能很好的準直,而當激光束腰偏離單透鏡焦點位置時,準直效果很差。

相比之下,使用我們(men) 研發的衍射元件,當激光束腰在距離衍射元件為(wei) 200-2000mm時都能較好地準直。下圖為(wei) 激光束腰分別距離衍射元件200mm,500mm,1000mm,1500mm,2000mm的時候在40km處激光光斑的一維和二維功率密度,由圖中可以看出,光斑的大小基本穩定,發散角較穩定。可見光源束腰離衍射元件的距離在一定範圍內(nei) 對所成的像影響不是很大。

下圖為(wei) 當激光束腰在衍射元件前200mm處,距離分別為(wei) 10km,25km,40km時激光光斑的一維和二維功率密度。由圖中也可以看出。光斑的大小以及能量分布基本保持穩定。

對應的是f=1000的單透鏡當激光束腰離透鏡為(wei) 200mm時的時候在10km,25km,40km處激光光斑的一維和二維功率密度。可見其光斑半徑顯得很大。並不能很好的準直。

下圖為(wei) 當激光束腰在衍射元件前1000mm處,距離分別為(wei) 10km,25km,40km時激光光斑的一維和二維功率密度。

對應的是f=1000的單透鏡當激光束腰離透鏡為(wei) 1000mm時在10km,25km,40km處激光光斑的一維和二維功率密度。此時的單透鏡確實能很好的進行準直,但是當入射激光束束腰偏離準直透鏡的焦平麵,準直透鏡就失去了準直功能。

下圖為(wei) 當激光束腰在衍射元件前1500mm處,準直距離分別為(wei) 10km,25km,40km時激光光斑的一維和二維功率密度。

對應的是f=1000的單透鏡當激光束腰離透鏡為(wei) 1500mm時在10km,25km,40km處激光光斑的一維和二維功率密度。

下圖為(wei) 當激光束腰在衍射元件前2000mm處,準直距離分別為(wei) 10km,25km,40km時激光光斑的一維和二維功率密度。

對應的是f=1000的單透鏡當激光束腰離透鏡為(wei) 2000mm時在10km,25km,40km時激光光斑的一維和二維功率密度。

從(cong) 上麵這些圖中可以看出,我們(men) 的衍射元件在距離激光束腰0-2000mm內(nei) 都能良好地準直,準直距離40km。
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