Пучок дивергенции

В электромагнетике , особенно при оптике , дивергенция луча является угловой мерой увеличения диаметра луча или радиуса с расстоянием от оптической апертуры или антенной апертуры, из которой возникает луч. Термин актуален только в « дальнем поле », вдали от любого фокуса луча. Практически говоря, однако, дальний поле может начаться физически близко к излучающей апертуре, в зависимости от диаметра диафрагмы и длины волны работы.

Дивергенция луча часто используется для характеристики электромагнитных лучей в оптическом режиме, для случаев, в которых диафрагма, из которой появляется луч, очень большая по отношению к длине волны . Тем не менее, он также используется в радиочастотной (RF) полосе для случаев, когда антенна очень большая по сравнению с длиной волны.

Дивергенция луча обычно относится к пучке круглого поперечного сечения, но не обязательно так. Например, балка может иметь эллиптическое поперечное сечение, и в этом случае должна быть указана ориентация дивергенции луча, например, в отношении основной или незначительной оси эллиптического поперечного сечения.

Дивергенция луча может быть рассчитана, если кто -то знает диаметр луча в двух отдельных точках далеко от любого фокуса ( D _I , D _F ) и расстояния ( L ) между этими точками. Дивергенция луча, $\Theta$ дается

\Theta =2\arctan \left({\frac {D_{f}-D_{i}}{2l}}\right).

Если коллимированный луч сфокусирован с объективом , диаметр $D_{m}$ луча в задней фокальной плоскости линзы связана с дивергенцией начального пучка

\Theta ={\frac {D_{m}}{f}},\,

где F - фокусное расстояние объектива. ^{[ 1 ]} Обратите внимание, что это измерение действителен только тогда, когда размер луча измеряется в задней фокальной плоскости объектива, то есть, где фокус будет лежать на действительно коллимированном пучке, а не на фактическом фокусе луча, которая будет происходить за задней частью Фокальная плоскость для дивергентного луча.

Как и все электромагнитные балки, лазеры подвержены дивергенции, которая измеряется в миллирадах (MRAD) или градусах . Для многих приложений более низкая дивергентность предпочтительнее. Пренебрежение дивергенцией из -за плохого качества луча, дивергенция лазерного луча пропорциональна его длине волны и обратно пропорционален диаметру луча в самой узкой точке. Например, ультрафиолетовый лазер, который испускает на длине волны 308 нм, будет иметь более низкую дивергенцию, чем инфракрасный лазер при 808 нм, если оба имеют одинаковый минимальный диаметр луча. Дивергенция лазерных лучей хорошего качества смоделируется с использованием математики гауссовых пучков .

Говорят, что гауссовые лазерные лучи дифракции ограничены , когда их радиальная дивергенция луча $\theta =\Theta /2$ близок к минимально возможным значениям, которое дается ^{[ 2 ]}

\theta ={\lambda  \over \pi w_{0}},

где $\lambda$ Является ли лазерная длина волны и $w_{0}$ это радиус луча в самой узкой точке, которая называется «пучка талия». Этот тип дивергенции луча наблюдается из оптимизированных лазерных полостей. Информация о ограничении дифракции дивергенции когерентного пучка по своей природе задается интерферометрическим уравнением N-Slit . ^{[ 2 ]}

Смотрите также

Ссылки

^ «Измерение дивергенции лазерного луча» . Архивировано с оригинала 20 ноября 2015 года . Получено 30 марта 2015 года .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Дуарте, Франциско Дж. (2015). «Глава 3». Настраиваемая лазерная оптика (2 -е изд.). Нью -Йорк: CRC. ISBN 9781482245295 .

Внешние ссылки

[1] «Измерение дивергенции лазерного луча» . Архивировано с оригинала 20 ноября 2015 года . Получено 30 марта 2015 года .

[TLO-2] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Дуарте, Франциско Дж. (2015). «Глава 3». Настраиваемая лазерная оптика (2 -е изд.). Нью -Йорк: CRC. ISBN 9781482245295 .

[ 1 ]

[ 2 ]