레이저 빔 품질을 평가하는 방법은 무엇입니까? (2 부)

빔 품질레이저 빔 특성의 핵심 매개변수 중 하나입니다. 사람들은 일반적으로 레이저 빔의 특성을 요약하기 위해 "높은 지향성, 높은 밝기, 높은 일관성"이라는 단어를 사용하며 레이저 선폭은 레이저의 시간적 일관성을 어느 정도 결정하며 레이저 출력은 레이저 밝기와 양의 상관 관계가 있습니다. , 레이저 빔 품질은 레이저 지향성과 밀접한 관련이 있습니다.

따라서 레이저 빔 품질은 레이저 통신, 원격 에너지 전송, 레이저 제조 및 기타 분야의 적용에 중요한 영향을 미칩니다.

3. 스트렐레이트

스트렐러 비율은 실제 빔 축의 원거리 피크 광 강도와 동일한 전력 및 균일한 위상을 갖는 이상적인 빔 축의 피크 광 강도 비율로 정의됩니다. 표현은 다음과 같습니다.

SR≈exp (-(2πδΥ λ)2) (5)

여기서, Δ- 레이저 빔의 파동 수차,λ- 레이저 파장. Streller's ratio factor는 파면 오차에 의존하고 빔 품질에 대한 파면 왜곡의 영향을 반영할 수 있는 원거리장 축의 피크 광 강도를 반영합니다.

대기 광학에서 자주 사용되며 주로 빔 품질을 개선하기 위해 적응 광학 시스템의 성능을 평가하는 데 사용됩니다.

Streelby SR은 고에너지 레이저 무기 시스템의 적응형 광학 보정 효과를 평가하는 데 중요한 역할을 합니다. 고에너지 레이저 무기 체계는 주로 고에너지 레이저와 빔 지향성 장치의 두 가지 하위 시스템으로 구성됩니다.

고에너지 레이저 무기체계에 적응형 광학보정 기능이 있는 경우 레이저에서 나가는 빔의 빔 품질, 빔디렉터의 나가는 빔의 빔 품질, 고에너지 레이저의 빔 품질만 목표 표면은 고에너지 레이저의 에너지 공간 수송에서 적응 시스템의 빔 품질 향상을 반영하기에 충분하지 않으며 적응 보정 전후 빔의 빔 품질을 평가해야 합니다.

SR은 웨이브프론트 왜곡을 보정하기 위해 적응 시스템의 성능을 더 잘 반영할 수 있는 위상 각도에서 빔 품질을 반영하는 데 사용됩니다. 적응 광학 시스템의 개방 및 폐쇄 루프 조건에서 SR의 측정 및 비교를 통해 적응 광학 시스템의 작동 성능을 분석하고 정의할 수 있습니다.

n=SRS 'n (6)

위의 공식은 적응광학계에 의한 파면왜곡의 보정효과를 반영할 수 있다. 폐쇄 루프 작동 조건에서 적응형 광학 시스템에는 빔 품질에 심각한 영향을 미치는 지터 문제도 있습니다.

빔 품질에 영향을 미치는 주요 요인 분석을 기반으로 제로 피드백 보상 및 파면 왜곡 보상 방법은 빔 품질 제어에 매우 실용적입니다. 그러나 스트렐 비율은 원거리장 광축의 피크 광도만 반영할 뿐 에너지 적용과 관련된 광도 분포는 제공할 수 없습니다.

또한 빔 품질을 대략적으로만 반영할 수 있을 뿐 광학 시스템 설계에 매우 유용한 가이드를 제공할 수 없습니다.

4. M-팩터

레이저 빔 품질의 M2 계수는 국제 광학 커뮤니티에서 인정하고 국제 표준화 기구(ISO)에서 권장합니다. M2 factor는 일반적인 빔 품질 평가 방법의 한계를 극복하고 레이저 시스템의 품질 관리 및 보조 설계를 위한 평가 기준으로 M2 factor를 사용하는 데 큰 의미가 있습니다.

M2 인자 평가 방법은 저출력 레이저에 의해 생성된 빔 구간에서 연속적인 강도 분포를 갖는 레이저 빔에 대해 종종 사용됩니다. 빔의 2차 모멘트는 빔 폭을 정의하는 데 사용되기 때문에 측정 장비가 높아야 합니다.

밝기 공식에서 레이저 빔 웨이스트 직경은 광원의 휘도 영역을 나타내는 데 사용됩니다. ΔS{0}}λd2o, 레이저 빔 원거리 발산 각도는 빛의 입체 각도를 나타내는 데 사용됩니다. 소스 ΔΨ=14πθ2f이고 d0θf 곱은 M2 계수로 표현되며 레이저 빔 밝기 공식은 다음과 같이 표현될 수 있습니다. B= pδs ·ΔΨ=P(M2)2· λ2(21) 레이저 빔의 특성은 전력, 파장 및 빔 품질과 같은 여러 매개변수로 표현할 수 있습니다. 빔 품질 M2 계수는 레이저 빔의 고휘도 및 우수한 공간 일관성을 특징짓는 필수 매개변수입니다.

공간 및 주파수 영역에서의 라이트 필드 분포는 빔 품질 M2 인자, 즉 M2= 4πσs-σSv를 나타내기 위해 사용되며, M2 인자는 강도의 특성을 반영할 수 있음을 알 수 있습니다. 라이트 필드의 분포 및 위상 분포]. 다른 평가 방법과 비교하여 M2 계수는 빔 품질의 본질을 더 잘 반영할 수 있고 보편성이 강하며 광도의 공간 분포를 통합적으로 반영합니다.

M2 계수는 고에너지 레이저의 빔 품질을 평가하는 데 적합하지 않습니다. 고에너지 레이저의 공진 공동은 일반적으로 불안정하고 출력 레이저 빔이 불규칙하므로 "광학 허리"가 없습니다. 또한 불연속적인 에너지 분포를 갖는 고에너지 레이저 빔의 경우 2차 모멘트의 정의에 의해 계산된 스폿 반경이 실제와 거리가 멉니다. 그 결과 M2 계수 오차가 큽니다.

M2 계수는 빔 단면의 강도 분포가 가파른 가장자리를 가질 수 없도록 요구합니다. 예를 들어 "수퍼 가우시안 빔"의 경우 M2 계수를 적용할 수 없습니다.

레이저 빔 품질의 정의 및 측정은 레이저의 생성 및 개발과 함께 개발되었습니다. 현재 레이저 빔 품질의 정의 및 측정은 완전히 합의에 도달하지 않았으며 "연구 및 사용" 상태에 있습니다. 그러나 레이저 과학의 발전과 기술의 진보로 인해 빔 품질의 정의와 측정은 여전히 ​​많은 새로운 문제와 도전에 직면해 있습니다.

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