Calitatea spațiului de ieșire a fasciculului laser

Cavitatea laser este mai întâi un filtru spațial care se selectează numai razele luminoase care sunt foarte apropiate de axa lui Cavitatea: celelalte sunt pierdute din cauza îndepărtării progresive a axei și a dimensiunii finite a oglinzilor (Figura 8).

Figura 8: Comportamentul unei raze înclinate în raport cu axa într-o cavitate liniară.'un rayon incliné par rapport à l'axe dans une cavité linéaire.
Figura 8: Comportamentul unei raze înclinate în raport cu axa într-o cavitate liniară.

Se vede că un laser stadiu staționar produce un val luminos al cărui structură spațială nu variază în timp, iar acest lucru, în ciuda numeroaselor altele și întoarcerea la cavitate. În acest caz, cavitatea laser trebuie să recunoască în mod inevitabil un val luminos capabil să se răspândească în cavitate prin întoarcerea identică cu el însuși la fiecare punct al cavității după o întoarcere. Acest val poate exista în anumite condiții, este, în general, un val așa-numit „Gaussian”, a cărui distribuție de iluminare are o formă gaussiană într-un plan perpendicular pe axa de propagare. Din punct de vedere fizic, valul Gaussian concentrează lumina. Pe axa lui cavitatea. Un val Gaussian care se răspândește în spațiu arată ca o perie de lumină: vorbim despre fasciculul Gaussian. Prin punerea unui carton sau a unui detector într-un plan perpendicular pe axa de propagare a propagării. Valul (la ieșire a laserului), se poate măsura iluminarea acestuia în orice moment (adică numărul de fotoni pe secundă trecerea pe unitate de suprafață). Această iluminare are o formă gaussiană în acest plan (figura 9).

Figura 9: Lupta unui val Gaussian: Distribuția iluminării într-un plan perpendicular pe direcția de propagare.'une onde gaussienne : répartition de l'éclairement dans un plan perpendiculaire à la direction de propagation.
Figura 9: Lupta unui val Gaussian : Distribuția iluminării într-un plan perpendicular pe Direcția de propagare.

Puteți defini în acest plan o anumită extensie spațială a valului luminos. Radiusul fasciculului din acest avion este definitiv distanța dintre axa optică și locația în care iluminarea este împărțită la 1 / E2 în raport cu iluminarea maximă a valului. Se numește W.

Un val Gaussian se răspândește într-un mod deosebit, care nu arată destul de mult ca o propagare în sensul opticii geometrice. Acesta admite o dimensiune minimă W0 într-un anumit plan (acest loc se numește gulerul de fascicul sau talie în limba engleză) (Figura 10). Apoi, departe de trecere, se deosebește „într-o linie dreaptă” cu un unghi de divergență θ. Aceste două dimensiuni sunt legate de următoarea relație:

pentru un laser de neon helium, de exemplu, raza de fascicul în planul de trecere este de aproximativ 1mm. Aceasta corespunde unei divergențe foarte scăzute de 0,2 mrad (este necesar să se propagă la 5 m de guler, astfel încât raza de fasciculul sa dublat!). Este imposibil să aveți astfel de proprietăți cu lumină din clasic Lămpi.

Figura 10: Lupta razei valului ca funcție a poziției (Z fiind axa de propagare).'onde en fonction de la position (z étant l'axe de propagation).
Figura 10: Lupta razei valului conform poziției (Z fiind axa de propagare).

Formula de mai sus își exprimă și faptul că, dacă Divergența fasciculului este mare (de exemplu, cu o lentilă folosită pentru a focaliza fasciculul) Raza de fascicul în planul de trecere este foarte mică. În general, este posibil Concentrându-se un fascicul laser pe o rază de ordin al lungimii de undă. Acest lucru se poate face și cu o lampă clasică, dar diferența este numărul de fotoni Este posibil să se aducă pe secundă pe o suprafață mică. Este foarte scăzută pentru o lampă clasică în timp ce este considerabilă pentru un laser. De exemplu, un fascicul de 633 nm care transportă o putere de 1 MW corespunde unui debit de 1015 fotoni pe secundă și acest fascicul poate fi ușor concentrat pe o pată a unei raze a ordinii micrometrului (Figura 11). Astfel, densitatea de putere a unui simplu laser de helium la un punct de focalizare poate depăși în mare măsură ceea ce ar fi dat de imaginea soarelui axată printr-o lentilă.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *