Главная / Библиотека / Пространственные фильтры

Пространственные фильтры

Пространственные фильтры

Пространственные фильтры

Во многих приложениях, где используются лазерные технологии, неизбежными являются пространственные искажения лазерного пучка, которые оказывают непосредственное влияние на результат эксперимента. Во избежание подобных неточностей используют системы пространственной фильтрации – например, системы, с помощью которых можно получить чистый Гауссов пучок.

рис1
Рисунок 1. Система пространственной фильтрации

Входной Гауссов пучок обладает шумом с пространственной зависимостью. Когда пучок фокусируется асферической линзой, входной пучок преобразуется в центральное Гауссово пятно (на оптической оси) и боковые полосы, создающие шум (рис. 2). Круговое положение боковых полос пропорционально пространственной частоте шума.

рис2
Рисунок 2. Входной Гауссов пучок

При ориентировании отверстия на центральное Гауссово пятно, «чистый» сигнал проходит далее, шум при этом блокируется (рис. 3).

рис3
Рисунок 3. Чистый Гауссов пучок

Размер дифракционно-ограниченного пятна на 99% контура рассчитывается как:

f1_3.png

где λ – длина волны, f – фокусное расстояние и – радиус входного пучка на уровне интенсивности 1/e2.

Рекомендации по выбору оптики и отверстия к системам пространственной фильтрации

При выборе оптики и отверстия необходимо обратить внимание на входную длину волны, диаметр источника излучения и желаемый диаметр выходного пучка.

Например, если в эксперименте используется диодный лазер с длиной волны 650 нм, диаметр пучка 1.2 мм (1/е2), а после прохождения системы пространственной фильтрации выходной пучок должен обладать диаметром 4.4 мм, необходимо подобрать асферическую линзу, способную работать на указанной длине волны и обладающую чистой апертурой, достаточной для прохождения всего пучка.

Уравнение для расчета размера дифракционно-ограниченного пятна при вышеперечисленных параметрах для линзы с фокусным расстоянием f = 13.86 мм выглядит следующим образом:

f2_2.png

Размер отверстия нужно подбирать, опираясь на размер дифракционно-ограниченного пятна D так, чтобы диаметр отверстия превышал диаметр пятна почти на 30 %. Если отверстие будет слишком маленьким, излучение сильно срежется, а если слишком большим, то помимо основного излучения пройдут сигналы других порядков. В данном примере диаметр отверстия в идеале должен быть равен 19.5 мкм. Параметры устройства можно изменять в соответствии с величиной перетяжки пучка. Не стоит забывать, что это приведет к необходимости регулировки диаметра входного пучка и фокусного расстояния линзы. Уменьшение диаметра входного пучка приведет к увеличению диаметра перетяжки пучка. Использование фокусирующего объектива с большим фокусным расстоянием также увеличит диаметр перетяжки пучка.

Наконец, необходимо подобрать правильные оптические компоненты в выходной части пространственного фильтра, чтобы коллимированное излучение отвечало требуемым величинам, то есть обладало диаметром 4.4 мм. Для определения правильного фокусного расстояния линзы, можно воспользоваться диаграммой, представленной рис. 4 (схема приведена не в масштабе). Из треугольника слева вычисляется угол, который для рассматриваемого примера равен 2.48o. Аналогично находится угол из правого треугольника, и затем вычисляется фокусное расстояние плоско-выпуклой линзы (в рассматриваемом примере – 50 мм).

рис4
Рисунок 4. Иллюстрация расширения пучка

Примечание: расширение пучка равно фокусному расстоянию выходной части, разделенному на фокусное расстояние входной части.

 

© Thorlabs Inc.

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Thorlabs на территории РФ

 

 

 

Последние статьи
Применение квантово-каскадных лазеров в абсорбционной спектроскопии

Спектроскопические методы, основанные на использовании лазерных источников, имеют большой потенциал для выявления и мониторинга компонентов в газовой фазе. Высокая чувствительность и селективность лазера позволяет использовать их для количественной оценки атомов и молекул в образце. Квантово-каскадные лазеры, излучающие в области среднего ИК диапазона, обеспечивают высокое разрешение и позволяют идентифицировать спектр молекул в газовых образцах и в парах воды.

Спектроскопия тонкопленочных покрытий

Тонкие пленки используются в современных высокотехнологичных полупроводниковых структурах, микроэлектронике, матричных приемниках и, конечно, в оптике. Развитие знаний о свойствах материалов позволило науке совершить настоящий прорыв. Конечное применение тонкопленочных структур может быть разнообразным, но постоянной остается необходимость точного контроля толщины каждого слоя в процессе эпитаксиального роста. Толщина пленки обычно находится в диапазоне от 1 нм до 100 мкм.

Компенсация дисперсии в микроскопии трехфотонного возбуждения

Трехфотонная микроскопия – усовершенствованный метод двухфотонной микроскопии, в котором используется не двух-, а трехфотонное возбуждение в диапазоне 1300 – 1700 нм.  Увеличение длины волны возбуждающего лазерного излучения до 1700 нм позволяет сократить рассеяние и поглощение в тканях, ограничивающих глубину поля зрения, однако методы компенсации дисперсии в многофотонной микроскопии по-прежнему остаются актуальной темой исследований в современной фотонике.

Спектрометры Avantes для лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии

Лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия (ЛИЭС) – один из типов атомно-эмиссионного спектрального анализа. Методом ЛИЭС изучаются спектры плазмы лазерного пробоя (лазерной искры) в анализе твердотельных образцов, жидкостей, газовых сред, взвешенной пыли и аэрозолей.

Применение CO2 лазеров с высокочастотной накачкой для обработки материалов

В последнее время во многих применения все чаще используют CO2 лазеры с высокочастотной накачкой. Данный факт обусловлен высокой производительностью, долговечностью и безопасностью таких лазеров...

У Вас особенный запрос?
У Вас особенный запрос?
Весьма часто наши заказчики лучше нас знают, какое оборудование им нужно. В этом случае мы берём на себя общение с производителем, доставку и таможенную очистку, а также все вопросы гарантийного периода. Пожалуйста, заполните эту форму, и мы свяжемся с Вами, чтобы помочь решить любую Вашу задачу. Или позвоните нам по телефону +7(495)199-0-199
Форма заявки
Ваше имя: *
Ваше имя
Ваш e-mail: *
Ваш телефон: *
Ваш телефон
Наши
контакты
г. Москва, ул. Бутлерова, д. 17Б, офис 502

г. Санкт-Петербург, Коломяжский проспект, 33 корпус 2