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.

 

Последние статьи
Лазерная обработка медицинских материалов

Медицинские приборы от имплантов и катетеров до наиболее часто используемых хирургических инструментов (ножниц, скальпелей, щипцов) в основном производятся из высококачественной стали, алюминия, титана и пластика. Маркировку любых из вышеперечисленных материалов можно произвести с помощью ультрабыстрого лазера...

Метрология

Лазерное охлаждение атомов (или «атомная ловушка») основано на действии силы радиационного трения, с помощью которых атомы могут охлаждаться до сверхнизких температур и удерживаться в таком состоянии с помощью лазерных пучков и линейного неоднородного магнитного поля...

Введение в принцип работы спектрометра HyperFine компании LightMachinery

Спектрометр - оптический прибор для разложения пучка излучения в спектр (для излучения в видимом диапазоне - на различные цвета) и дальнейшего анализа. Так, излучение белого цвета с помощью спектрометра раскладывается на длины волн, соответствующие красному, зеленому, желтому и синему цвету...

Биовизуализация

Несколько сотен лет исследования биоматериалов проводились с помощью источников белого света. Люди использовали для подсветки и возбуждения атомов вещества обыкновенные лампы накаливания или газоразрядные источники...

Энергетика

Суперконтинуум лазеры белого света используются в качестве симулятора солнечного света как для крупногабаритных батарей, так и для испытаний в микромасштабе, например, для анализа плазмонных частиц при преобразованиях с понижением или повышением частоты...

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