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
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...
Оптические пинцеты
Феномен удержания микроскопических частиц в лазерном пучке был впервые описан в 1970 г. Артуром Эшкиным...
Направление поляризации
Любое состояние поляризации волны можно разделить на две линейно поляризованные ортогональные компоненты, ориентированные вдоль осей х и у...
Дифракционные решетки
Дифракционные решетки, пропускающие и отражательные, предназначены для пространственного деления электромагнитной волны в спектр...
Адаптивная оптика
Адаптивная оптика (АО) разработана специально для исследований в астрономии. С ее помощью можно снизить аберрации в изображении, которые формируются в результате прохождения света через земную атмосферу. Однако АО объединила множество дисциплин...
F-Theta объективы

F-Theta объективы разработаны специально для повышения точности лазерных сканирующих систем, а также систем лазерной гравировки. Данные объективы широко применяются при передаче изображений и обработке материалов...

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