Калькулятор расширителя лазерного пучка

Расширитель лазерного пучка — это афокальная оптическая система, увеличивающая диаметр пучка и уменьшающая его угловую расходимость. Обычно она состоит из двух линз, расположенных как в телескопе. Кратность расширения, также называемая увеличением, равна отношению выходного диаметра пучка к входному. В идеальной системе она также равна отношению модулей фокусных расстояний второй и первой линз. Пятикратный расширитель превращает входной пучок диаметром 2 mm в выходной диаметром 10 mm. Соответствующее изменение расходимости объясняется сохранением оптического этандю. Если пренебречь аберрациями, обрезанием пучка и дифракцией на конечных апертурах, угловая расходимость делится на кратность расширения. Пучок с входной расходимостью 1 mrad после пятикратного расширителя в идеале имеет расходимость 0.2 mrad. Такой обмен диаметра на угол полезен при распространении на большие расстояния, в лидарах, интерферометрии, обработке материалов, юстировке и задачах, где важно малое пятно в дальней зоне. Калькулятор выдаёт расширенный диаметр, идеальную выходную расходимость и требуемый модуль фокусного расстояния второй линзы. Вводится модуль первого фокусного расстояния, поэтому одна и та же арифметика подходит для обеих распространённых схем. Расширитель Кеплера использует две собирающие линзы, расстояние между которыми примерно равно сумме их фокусных расстояний. Он образует внутренний фокус, допускает пространственную фильтрацию и переворачивает изображение. Расширитель Галилея использует первую рассеивающую и вторую собирающую линзу с расстоянием примерно равным разности модулей фокусных расстояний. Он короче и не имеет внутреннего фокуса, что может быть выгодно при высокой мощности. Практическое проектирование требует большего, чем параксиальные соотношения. Световые апертуры линз должны иметь запас сверх номинального диаметра пучка, обычно с учётом нескольких радиусов пучка в зависимости от допустимого обрезания. Покрытия должны соответствовать длине волны и мощности, а материалы линз — выдерживать энергию импульса или непрерывную интенсивность. Аберрации, входная коллимация, расстояние между линзами, качество пучка и юстировка влияют на фактическую расходимость. Поэтому результат — идеальная предварительная спецификация, а не полный оптический расчёт. Сравните варианты расширения и пары фокусных расстояний, затем проверьте проект с учётом гауссова распространения, апертур, порогов повреждения, механических допусков и измеренных параметров пучка.