Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности

В данной главе рассматриваются известные в литературе способы рещения задач корректировки аберраций и формирования данных рассредотачиваний световых полей. Их можно систематизировать по двум признакам: во-1-х, по выбору оптических частей либо оптических систем, осуществляющих корректировку либо формирование, а во-2-х, по реализации метода восстановления фазы, которую избранная оптическая система задает начальной Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности световой волне. В согласовании с первым аспектом можно выделить оптические системы, основание на голографических фильтрах, дифракционных элементах, рефрактивные оптические системы и, в конце концов, системы, главным частей которых являются деформируемые зеркала. Выбор того либо другого способа определяется поставленной задачей.

Во 2-ой половине 20-го века лазеры начинают использовать для производства Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности голограмм. Основное требование, предъявляемое в этом случае к исследованию, состоит в может быть более равномерном рассредотачивании интенсивности по сечению пучка. Для формирования подобного профиля интенсивности предлагалось использовать диафрагмы и фильтры, с коэффициентов пропускания, экспоненциально растущим к периферии пучка [7-8] либо мягенькие диафрагмы. Они позволяют сгладить пространственное рассредотачивание интенсивности Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности пучка, прирастить стабильность массивных лазерных пучков, улучшить наполнение активной среды и сделать лучше эффективность преобразования частоты излучения [9]. В работе [10] изучается возможность сотворения мягеньких диафрагм на базе кюветы с красителем для аподизации пучков излучения массивных лазеров. Для компенсации фазовых искажений в лазерном пучке, прошедшим мягенькую диафрагму, предложена конструкция кюветы с Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности вкладышем в виде мениска. Показывается разработка Формирования мягеньких апертур при лазерной обработке пластинок прозрачного диэлектрика. Приобретенные результаты доказывают возможность сотворения на базе кюветы с просветляющим красителем высокоапертурного оптического элемента – развязки аподизатора для внедрения в усилительных каскадах массивных неодимовых, йодных и эксимерных лазеров. Но, как оказывается, применение таких диафрагм связано Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности с большенными энергопотерями [11]. Так, к примеру, при использовании диафрагм отлично исользовались только 5% начального излучеия. Применение фильтров позволяло сохранить до 40% излучения [12]. Для увеличения эффективности формирования были предложены многоапертурные интегрирующие системы либо, так именуемые, гомогенизаторы [11-13]. Их действие основано на принципе наложения и заключается в последующем: при помощи специального массива оптических частей Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности, к примеру, микролинз (рис.1.1), плоских (рис.1.2) либо выпуклых зеркал, начальных пучок ращепляется на несколько частей, которые потом отклоняются так, чтоб в некой плоскости сформировать данное рассредотачивание интенсивности. За счет подобного наложения пучков достигается не плохая точность формирования равномерного рассредотачивания интенсивности. Такие системы удачно используются для формирования многомодового излучения, потому что Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности из-за слабенькой степени пространственной когерентности излучения эффекты интерференции значительно подавляются. Но, данная методика не является действенной по мере надобности формирования в выходной плоскости пучка не только лишь с данным профилем интенсивности, да и с определенной формой волнового фронта.

Рис. 1.1. Схема интегрирующей системы Рис. 1.2. Интегратор, использующий плоские зеркала

Кроме Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности вышеизложенных методов формирования лазерного излучения, многообещающим является внедрение частей, изменяющих только фазу световго излучения, а не его амплитуду. Как понятно, всеохватывающее поле световой волны можно представить через амплитуду волны и фазу последующим образом:

Распространение этой волны, скажем, от входной до выходной плоскости системы, можно высчитать, использую интеграл Френеля-Кирхгофа:

, (1.2)

где (x Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности,y), (x’,y’) – декартовы координаты во входной и в выходной плоскостях соответственно, , – амплитуда световой волны во входной и в выходной плоскости соответственно, k – волновой вектор, z – расстояние меж плоскостями. Из этого уравнения следует, что формирование требуемого светового поля может быть при задании соответственного фазового профиля у начальной волны Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности.

Этот принцип лежит в базе большинства разработанных сейчас способов. Выбор оптической системы, воздействующей на фазу световой волны, определяет отличие 1-го способа от другого.

Рис.1.3. Рефрактивная система, состоящая из 2-ух асферических поверхностей

Способности формирования лазерного излучения при помощи оптических частей, основанных на эффекте преломления (Refractive Beam Shapers) интенсивно исследовались несколькими научными группами Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности. В работе приводится оптическая системы, состоящая и 2-ух асферических поверхностей (рис.1.3), созданных для трансформирования пучка с гауссовыми профилем интенсивности в плоскую волну с равномерным рассредотачиванием интенсивности. При расчете профилей данных поверхностей, создатели опирались на аппарат геометрической оптики. Рефрактивная система, приведенная в работе представляла собой одиночный элемент, состоящий Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности из 2-ух асферрческих поверхностей (рис.1.4.), и предназначалась для формирования Бесселева пучка нулевого порядка из пучка со последующими кольцевым рассредотачиванием интенсивности:

Где - характеристики, определяющие применяемые лазером. В базу расчета радиуса кривизны и асферичности поверхностей рефрактивных частей положены последующие ограничения: энергия пучка при проходе через систему должна сохраняться, оптические длины для всех лучей должны Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности быть схожими. Кроме этого должно производиться улсовие параллельности выходного пучка начальному. Подобные оптические элементы могут удачно применяться для решения достаточно обычных задач для формирования, но, внедрение их в более сложных случаях ограничено трудозатратностью расчета и производства таких асферических поверхностей.

Одним из обширно применяемых методов управления и корректировки Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности лазерного излучения в ближайшее время является применение жидкокристаллических управляемых транспарантов. С помощью их может быть создание управляемых линз, призм, дифракционных решеток. Принципная конструкция жидкокристаллического транспаранта последующая. В зазоре меж 2-мя кварцевыми пластинами заливается нематический водянистый кристалл. На внутренних поверхностях пластинок известны прозрачные электроды, представляющие из себя сетку из Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности огромного числа частей, и ориентирующие покрытия, придающие водянистому кристаллу характеристики, эквивалентные свойствам монокристалла с оптической осью, направленной в данном направлении. Электронное поле изменяет показатель преломления кристалла. Функции отклика такового кристалла, т.е. вносимое в волной фронт воздействие при подаче напряжения на один электрод, представляют собой ступени, локализованные в местах расположения Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности электродов.

Очередной возможностью внедрения водянистых кристаллов для управления излучением является внедрение оптически управляемого жидкокристаллического модулятора света. Принцип его деяния основан на последующем. Выбитые падающим излучением фотоносители дрейфуют во наружном электронном поле. Они делают пространственный заряд, который определяет поле в объеме электрооптического материала, что, в свою очередь, определяет его Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности оптические характеристики. Усовершенствование электрооптических модуляторов было ориентировано, в главном, на повышение их чуствительности к управляющему излучение, уменьшение времени отклика и повышение разрешение. Эти модуляторы обширно используются в работающих в реальном времени системах обработки изображения, система детектирования и визуализации. В работе [22] рассмотрено применение жидкокристаллического модулятора при интерферометрическом измерении вибраций стеклянной пластинки в реальном Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности времени. Может быть применение этих корректоров для воззвания волнового фронта, корректировки аберраций [21].

Плюсами жидкокристаллического транспаранта являются возможность модулировать волновой фронт в довольно широких границах (несколько 10-ов микрон), локальность функции отклика, высочайшая прозрачность в широком спектральном спектре. Водянистые кристаллы не требуют массивных блоков управления, высочайшего приложения. Но их Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности значимым недочетом является неоднозначность функции отклика при включении и выключении, также требование низких мощностей пучка [23].

Посреди главных направлений, разрабатываемых в дифракционной оптике для решения задач фокусировки а заданную область, можно выделать компьютерное моделирование голограмм (Computer-Generated Holograms) [24-29] и расчет дифракционных фазовых частей (Diffractive Phase Elements) [30-37]. В работе [28] излагается методика формирования коллимированного Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности пучка с равномерным рассредотачиванием интенсивности из пучка с гауссовым профилем при помощи голографических фильтров (рис.1.5). В данной схеме употребляется два фильтра, 1-ый из которых (H1) трансформирует начальный пучок в пучок с требуемым профилем интенсивности в ближнем поле, а 2-ой (H2) корректирует фазу выходного пучка. Кроме этого Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности в статье проводится сопоставление нескольких методик расчета фильтров. При помощи таких фильтров достигается высочайшая точность формирования данных профилей интенсивности.

Рис.1.5. Формирование пучка при помощи голографических пластинок

Способы голографии можно использовать и для стационарной корректировки аберраций оптических систем [38]. Для этого поначалу на фотографическую пластинку записывается интерферограмма эталонной и прошедшей через оптическую систему Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности с аберрациями волн. При восстановлении эталонной волной выходящее поле будет иметь преломления волнового фронта, обращенной по отношению к начальной волне, использовавшейся для записи. При ее прохождении через оптическую систему в оборотном направлении фазовые преломления, в линейном приближении, взаимно скомпенсируются.

Но, необходимо подчеркнуть ряд недочетов голографических оптических частей. Во-1-х Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности, их внедрение налагает суровые требования к технологии голографической записи. Во-2-х, они очень чувствительны даже к малым разъюстировкам оптической схемы. В-3-х, эффективность корректировки и формировании определяется дифракционной эффективностью голограммы, которая у обыденных абсорбционных голограмм является очень низкой (≈1%). Невзирая на то, что потом были разработаны оптические элементы, обеспечивающие дифракционную эффективность порядка Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности 45% (так именуемые Computer-Originated Holographic Optical Elemt – COHOE [30]), применение голографических фильтров может быть только для ограниченного круга задач и не подходит для массивных лазерных систем.

Новые способности по сопоставлению с описанной техникой внедрения голограмм дает внедрение киноформов [39], Киноформ – это чисто фазовый объект, его дифракционная интенсивность существенно выше, чем Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности у амплитудной голограммы. Его функция пропускания может быть рассчитана из анализа оптической схемы прибора либо воззванием измеренного волнового фронта [39]. Дальше нужный рельеф формируется или на фотопластинке, а потом переводится в варианты толщины отбеливанием фотоматериала, или на поверхности прозрачной платины выжиганием. Погрешности этого способа связаны с дискретной природой Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности представления инфы в ЭВМ и ограниченными способностями устройств формирования рельефа на пластинке. Главные недочеты таких частей связаны , в главном , с дифракцией на растре, рассеянием света на фотоэмульсии, стационарностью получаемой голограммы, т.е невыполнимостью динамически корректировать аберрации. От последнего недочета свободны голограммы на фоторефрактивных кристаллах и полимерах. Время отклика фоторефрактивных кристаллов Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности около 1 мс, разрешение более 100 лип/мм [39] . Основной их недочет – сложность в производстве, что выражается в большой цены. В полимерах оптические характеристики меняются из-за перехода из транс- в цис-изомерное состояние. Время релаксации находится в зависимости от температуры, и, заместо стационарной голограммы при комнатной температуре, при термостатировании с температурой Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности 60-70 С выходит голограмма, позволяющая корректировать аберрации с частотой до 10Гц.

Но существует недочеты, общие для всех голограмм. Это, к примеру, низкая дифракционная эффективность преобразования, возможность перекрытия порядков при сильных аберрациях больших порядков и .т.п.

Дифракционные оптические элементы [31-37] имеют ряд преимуществ по сопоставлению с рефрактивными элементами и голограммами. Посреди Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности их можно отметить компактность конструкции, высшую дифракционную эффективность (>95%) и невысокую цена производства. В статье [37] представлены результаты формирования пучков с бесселевым и равномерным профилями интенсивностей из гауссового пучка. Схема использования дифракционных фазовых частей приведена на рисунке 1.6.

Рис. 1.6. Схема формирующей системы с внедрением дифракционных частей.

Для управления и амплитудой и фазой излучения нужно Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности два фильтра (на рисунке DPE1 и DPE2). Они представляют собой фазовые элементы, всеохватывающая функция пропускания которых записывается в виде . Поле конкретно после первого дифракционного элемента смотрится последующим образом:

(1.3)

а после второго:

(1.4)

где – , (x’, y’) поля во входной и выходной плоскостях, U’ (x’, y’) – поле в выходной Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности плоскости, до прохождения через дифракционный фильтр, связанное с полем U (x, y) данным оператором преобразования G: U’ (x’, y’)= G{U’ (x’, y’)}.
К примеру, в схеме рис.1.6 G – дифракционный интеграл распространения на расстояние z, определенный в формуле (1.2). каждый дифракционный элемент представлял собой набор 256 колец с данной снутри каждого кольца неизменной Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности фазой.
К отдельному классу дифракционных оптических частей можно отнести, так именуемые, дифракционные диффузоры. Фазовая функция такового диффузора рассчитывается при помощи последующего метода [11]:
1) данное в выходной плоскости рассредотачивание интенсивности домножается на случайную функцию (спекл-структуру),
2)рассчитывается оборотное преобразование Фурье от поля, интенсивность которого задана на первом шаге,
3)из рассчитанной во Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности входной плоскости всеохватывающей амплитуды определяется фазовая функция диффузора.
На рис.1.7 (а) представлен профиль, поверхности диффузора, позволяющего


(а) (б)

Рис.1.7 Формирование кольцевого рассредотачивания интенсивности:
а) фазовый профиль диффузора, б)приобретенное рассредотачивание интенсивности

сформировать кольцевое рассредотачивание интенсивности в далеком поле, а на рис.1.7 (б) приобретенное рассредотачивание интенсивности. Подобные диффузоры удачно используются при необходимости Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности формирования сложных рассредотачиваний интенсивности, логотипов и даже картин.
В ближайшее время разрабатываются диффузоры с усовершенствованными способностями контроля распространения излучения [40]. Таковой диффузор представляет собой микролинзовый растр (рис 1.8), Любая микролинза растра характеризуется своим радиусом кривизны, параметром асферичности и конической константой и рассчитывается в личном порядке. Для предотвращения дифракционных реликвий, размещение линз в Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности растре задается в согласовании с вероятностной функцией Рэлея [41]. Схожий синтез детерминистического [42] и рандомизированного [11] подхода при разработке диффузоров обеспечивает высочайшее качество формирования данных профилей интенсивности (рис.1.9).

Рис.1.8.Микролинзовый Рис.1.9.Формирование данных профилей
растр диффузора интенсивности при помощи диффузора

При решении задач корректировки аббераций либо фокусировки массивного лазерного излучения качество формирования способами Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности дифракционной оптики падает в связи с термическими искажениями, наводящимися лазерным излучением. В таких случаях более желаемым является применение ОВФ-зеркала либо отражающей оптики. Методика ОВФ заключается во внедрении узла, который при помощи тех либо других малоинерционных физических процессов производит операцию воззвания волнового фронта [43]. При всем этом Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности функция корректора, анализатора поля и системы управления объединены в одном устройстве. В итоге ОВФ падающей волне придается прямо обратное направление распространения и, с точностью до неизменного фазового множителя, комплексно сопряженное рассредотачивание амплитуды. Это значит, что у начальной и обращенной волн совпадают эквифазные поверхности и форма рассредотачивания интенсивности по сечению.

В качестве Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности узла, реализующего операцию воззвания волнового фронта, нередко употребляется ОВФ-зеркало – нелинейный элемент, расположенный заместо глухого зеркала резонатора, в каком реализуется принужденное бриллюоновское рассеяние. Недочетом воззвания волнового фронта при помощи этого эффекта является наличие высочайшего порога по интенсивности, необходимость использования токсических веществ в качестве нелинейной среды [44]. Четырехволновое смещение не много Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности отлично, трудно воплотить из-за проблем в юстировке, потому в работе [45] предлагается схема твердотельного АИГ лазера с самонакачиваемым векторным воззванием. Было продемонстрировано исправление искусственно вводимых аббераций и возможность режима одномодовой генерации при помощи внутренних диафрагм.

Популярность ОВФ связана с тем, что эквифазные поверхности таких волн оказываются совпадающими не только лишь Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности поблизости узла, осуществляющего данную операцию, да и на любом удалении от него, даже когда среда, в какой они распространяются, является оптически неоднородной. Это позволяет восполнить фазовые преломления в лазерных средах. Скорость выделении энергии оказывается так высочайшей, что ОВФ-зеркала обычно способны работать отлично только куцее время Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности. Также применение ОВФ-зеркал ограничивается его погрешностями функционирования, неравномерностью рассредотачивания усиления по сечению активного элемента (амплитудные абберации, приводящие в естественно итоге и к фазовым, при помощи методики ОВФ не компенсируются), наличием апертурных диафрагм [46].

При использовании зеркал достигается высочайшая эффективность трансформации излучения (в отличие от голографических фильтров), также сохраняются когерентные характеристики Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности начального излучения. Потому в ряде исследовательских лабораторий для формирования данного профиля интенсивности пучка использовалось зеркало асферической формы. В работе [47] рассмотрен резонатор, одно из зеркал которого представляло из себя выпуклое сферическое зеркало с лункой в центре. Такая конструкция позволила существенно сделать лучше селективность резонатора. Такое асферическое зеркало также может быть применено для Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности компенсации разных искажений, вызванных термодеформацией активной среды [48].

В работе[49] задачка формирования данного профиля пучка решается методом пространственно неоднородного вывода энергии лазера, генерирующего основную моду. Но излучение выводится не через неоднородное зеркало, а за счет отражения света от пластинки с неоднородным покрытием, которая устанавливается вовнутрь резонатора под углом Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности Брюстера к оптической оси. Светоделительная пластинка в этом опыте представляет собой прозрачную пластинку с нанесенным поблизости оси пучка отражающим слоем диэлектрика. Опыты проводились с He-Ne лазером. Произведен расчет зависимости полных утрат отдельной моды от фазового сдвига, вносимого отражающим слоем. Показано, что как утраты основной моды, которые вырастают резвее, сравниваются Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности с потерями моды, происходит существенное уменьшениевыходной мощности и свойства пучка. Численные расчеты проявили не плохое соответствие с тестом.

Асферические зеркала удачно используются в качестве внутризонаторных частей для генерации данных рассредотачиваний интенсивности на выходе лазера. Эта мысль была предложена еще в конце 70-х [49] но обширное применение получила только с развитием Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности техники алмазного точения, позволившей изготавливать такие зеркала с субмикронной степенью точности. В группе доктора Беланжера предложена и патентована [50] методика расчета нужных профилем поверхности, используемых в качестве глухих зеркал устойчивых резонаторов лазеров для формирования супергауссового рассредотачивания интенсивности низшей поперечной моды лазерного резонатора [51]. В итоге проведенных тестов было записанно повышение мощности Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности низшей поперечной моды.

Другими исследовательскими группами также изучалась возможность формирования данных профилей интенсивности при помощи асферических зеркал [52-55]. В работах [54-55] рассматривалась задачка формирования пучка средством зеркала с неаксиально-симметричным профилем поверхности. На рис.1.10 показана схема экспериментальной установки. Профиль поверхности зеркала рассчитывался в согласовании с способом стационарной фазы, более подробное Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности рассмотрение которого, будет представлено в последующем параграфе. Рассредотачивание интенсивности, приобретенное при помощи данного зеркала, и профиль поверхности зеркала представлены на рис.1.11 и 1.12 соответственно. Из рисунка 1.11 видно, что рассредотачивание интенсивности с высочайшей точностью соответствует прямоугольному профилю, но к периферии пучка возникают острые скачки интенсивности. Это связано с технологическими погрешностями Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности при изготовлении схожих зеркал. Наибольшее отклонение профиля сделанного зеркала от рассчитанного профиля составляло 10 нм для видимого спектра света. Как следует, при использовании схожих зеркал нужно уделять внимание точности производства.

Рис.1.10.Схема экспериментальной установки, использующая зеркало с данным профилем поверхности

Одним из обширно применяемых в ближайшее время пассивных методов формирования профиля Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности интенсивности выходного излучения лазера является внедрение зеркал с промолулированным коэффициентом отражения (ЗПКО) [56]. Подбирая подходящим образом профиль отражения таких зеркал, может быть сформировать, в ближнем поле основную поперечную моду резонатора, имеющую, к примеру, супергауссовое рассредотачивание интенсивности [57]. Такое зеркало помещается заместо выходного зеркала резонатора. Для формирования супергауссового рассредотачивания интенсивности коэффициент отражения задается формулой Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности: , где - наибольший коэффициент отражения по интенсивности, r – радиус в полярных координатах, w- ширина пучка на зеркале, n - порядок супергаусса. Было показано, что внедрение ЗПКО в неуравновешенных резонаторах импульсных твердотельных лазеров приводит к повышению мощности генерации в основной поперечной моде в 1,6 раз, при всем этом сразу улучшается качество Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности пучка. Но, т.к. ЗПКО заносят значительные дополнительные утраты в резонатор лазера, то применение таких зеркал может быть только в лазерах с огромным увеличением над порогом генерации, другими словами, обычно, имеющих неуравновешенную конфигурацию резонатора [57].

В работе [58] было предложено использовать зеркала с коэффициентом отражения, модулированным за счет термооптического эффекта. Нагревание проводилось током, протекающим Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности по боковой поверхности зеркала. Предложена теоретическая модель и продемонстрирована возможность внедрения таких зеркал.

Приведенные выше способы производят формирование данных рассредотачиваний интенсивности, но не позволяют управлять световым пучком динамически. Для неких лазерных технологических установок это является значимой неувязкой, потому что действенная работа схожих систем вероятна только при стабильности характеристик лазерного Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности излучения. По ряду обстоятельств такое требование не всегда производится, к примеру, из-за присущих лазерному пучку флуктуацией рассредотачивания интенсивности, рыскания пучка либо из-за вероятной

Рис.1.11.Рассредотачивание интенсивности в далеком поле Рис.1.12.Профиль поверхности зеркала

Большой мощности светового пучка, приводящей к термическим деформациям частей лазера и формирующей оптики и к изменению Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности их оптических черт. Время от времени же сами условия технологического процесса просит конфигурации характеристик светового пучка по данной программке, другими словами, нужен неизменный контроль и диагностика выходного лазерного излучения. Решением схожей трудности является внедрение управляемых деформируемых зеркал, которые способны изменять собственный профиль поверхности во времени.

Это свойство позволяет использовать Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности деформируемые зеркала в составе систем с оборотной связью для динамического управления лазерным излучением. В работе [55] для фокусировки пучка с гауссовым рассредотачиванием в пучок с прямоугольным рассредотачиванием интенсивности использовалось деформируемое зеркало с 9 управляющими электронами. В других научных группах [59-64] исследовались способности управления лазерным излучением с помощью полупассивных биморфных Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности гибких корректоров. Потому более универсальным и многообещающим для технологических применений является внедрение гибких зеркал, профиль поверхности которых можно изменять в согласовании с требованиями опыта [65].

Одним из главных требований к адаптивным зеркалам является возможность компенсации наибольшего числа аббераций наименьшим числом управляющих приводов. Потому главной чертой хоть какого гибкого зеркала является Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности функция отклика его приводов, под которой обычно понимается деформация поверхности корректора при подаче единичного управляющего напряжения на данный электрод.

Зеркала, деформация поверхности которых происходит в локальной области поблизости данного привода, именуются корректорами с локальной функцией отклика [66]. К ним относятся сегментированные [66], мембранные [68], также цельные пьезозеркало [69]. Их достоинство состоит в главном Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности в простоте расчета функций отклика и нужного управляющего напряжения для аппроксимации требуемой поверхности. Недочетом является резкий скачок поверхности на границе частей, что приводит к ухудшению свойства пучка. Потому желаемым является внедрение модальных корректоров, т.е. корректоров, вся поверхность которого деформируется при подаче управляющего напряжения на хоть какой электрод.

В почти всех Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности работах показана возможность, использования такового корректора модального для управления выходным излучением лазера. В одной из первых работ [[70], посвященных дилемме внутрирезонаторного управления излучением при помощи гибких управляемых зеркал, рассмотрен лазер с неуравновешенным резонатором. Одно из зеркал этого лазера было заменено 19-ти элементным корректором, что позволило в 11 раз прирастить пиковое значение интенсивности Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности в далекой зоне.

В работе [71] предложено в качестве глухого зеркала использовать механически нагруженную пластинку с рассчитанной, переменной по радиусу шириной. Величина подаваемой нагрузки определяется величиной термодеформаций активной среды. В аналогичной экспериментальной работе [72] была продемонстрирована эффективность внедрения зеркала неизменной толщины, что ограничивало диапазон воспроизводимых аббераций только дефокусом и не Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности оказывало влияние на селективность резонатора. В работе [73] в качестве глухого зеркала неуравновешенного резонатора также употреблялся адаптивный корректор, воспроизводящий только дефокус для компенсации конфигурации характеристик термический линзы, а для конфигурации профиля пучка использовано зеркало с профилированным коэффициентом отражения. Было продемонстрировано сохранение свойства пучка и его выходной мощности при Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности изменении частоты повторения импульсов в 10 раз. В данном случае употреблялся корректор на базе биморфного пьезоэлемента, который состоит из 2-ух соединенных меж собой пьезокерамических пластинок, поляризованных перпендикулярно широкой грани навстречу друг дружке [73]. При подаче управляющего напряжения на электроды, нанесенные на пьезокерамику, под действием оборотного пьезоэффекта, происходит расширение одной из пластинок и сжатие другой Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности, другими словами появляется изгибающий момент, дефорирующий поверхность зеркала. В 1979 г. В работе С.Кокоровски было выведено уравнение деформации биморфного зеркала и решено для варианта прямоугольной пластинки [74]. Экспериментальный эталон биморфного зеркала описывается в работе [75]. Но сделать (полировать, наносить покрытия, управляющие электроды) биморфные зеркала оказалось довольно трудно. Более Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности того, в задачках лазерной технологии адаптивные зеркала обязаны иметь систему остывания, которую нереально сделать в узкой ньезокерамической пластинке. Потому в [76] было предложено использовать полупассивные биморфные корректоры (рис.1.13). Такое зеркало состоит из 2-ух склеенных меж собой, пластинок: относительно толстой стеклянной либо железной подложки и узкого пьезокерамического диска с электродами. Механизм работы Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности такового корректора аналогичен биморфному зеркалу, но чувствительность его ниже. В толще подложки могут быть изготовлены каналы для остывания.

Рис.1.13.Полупассивный гибкий биморфный корректор

Экспериментальный эталон круглого полупассивного биморфного зеркала описан в работе [77]. Он состоит из круглой стеклянной подложки и пьезодиска с одним общим электродом и 12-ю управляющими электродами в форме частей сектора Типы элементов для коррекции аберраций и формирования заданных профилей интенсивности. При толщине зеркала в 1,5 мм и поперечнике 5 см его чувствительность составляла 1мкм на 100В. Нрав деформации поверхности таких корректоров является модальным. Используя маленькое число управляющих электродов можно воспроизвести низшие абберации волнового фронта. Увеличивая число электродов и варьируя их положение, можно попробовать воспроизвести огромное число аббераций.


timoshenko-ivan-vladimirovich-byulleten-novih-postuplenij-za-2012-god.html
timus-vilochkovaya-ili-zobnaya-zheleza.html
tin-machine89-same-emi-usa-2500-inner-in-shrink-sticker-david-bowie.html