Instytut Mikromechniki i Fotoniki
Podstawy Inżynierii Fotonicznej	Grupa 31
Laboratorium	Zespół A5
Ćwiczenie 5: Przekształcanie wiązki laserowej przez układy optyczne	Piotr Szymański Michał Karolak Jacek Chmielewski

1. Liczenie średnicy wiązki

laser He-Ne, - =0,6328 m

2w₀=1,3mm

D= k w₀² = 9,942*10⁶ m^-1 * 422*10^-9 m² = 4,196 m

wzór dokładny

wzór przybliżony

2. Wyznaczanie średnicy przewężenia wiązki w układzie z pinholem i położenie płaszczyzny przewężenia

Zadana wartość X_p = 150mm = 0,15m

odległość płaszczyzny przewężenia

x'_p=_g* x_p = 32,6*10^-6 * 0,15 = 4,87 * 10^-6 m

parametr konfokalny wiązki przekształconej

D' = _g * D = 136,286 *10^-6

Średnica przewężenia wiązki w płaszczyźnie pinhola

(2w'₀)² = _g (2w₀)² =>
=> 2w₀'=0,0074 mm

3 , 4 . Pomiar średnicy wiązki z obiektywem f ` = 122 mm

zmierzona (dla f ` = 122 mm ) - 2w₀ = 118 pikseli ( 40mm = 358 pikseli ) = 13,18 mm

teoretycznie - dla 122 mm : _g = 3,37*10^-3

5. Obliczenie średnicy wiązki dla dużej odległości z=7km

; D'' = _g * D'= 434569,3 mm

6. Pomiar wiązki przy zastosowaniu obiektywu o f ` =400 mm

średnica wiązki zmierzona za pomocą komputera

2w'₀= 47,09 mm

wyznaczona teoretycznie

2w'₀ = 43,39 mm

średnica w odległości 7 km

D'' = 4671,5 m

2w' = 41,14 mm

7. Pomiar parametrów wiązki z użyciem obiektywu o ogniskowej f ` =400 mm

S = 2f ' -x_p + x'_p

WNIOSKI

Średnice wiązki wyznaczone wzorem przybliżonym w punkcie pierwszym dla dużych odległości są praktycznie takie same jak wyznaczone za pomocą wzoru dokładnego. Wzór przybliżony wyznaczony został dla z>>D, zależność ta jest spełniona, jak widać dla z/D=250. Wzór przybliżony definiowany jest dla z→ (stąd ewentualne różnice).

Porównując wyniki z kolejnych punktów można powiedzieć iż ze wzrostem ogniskowej obiektywu rośnie średnica przewężenia wiązki. Wartości teoretyczne i zmierzone różnią się nieco od siebie, można to wytłumaczyć niedokładnym ustawieniem układu, tzn. nie mierzyliśmy dokładnie w płaszczyźnie przewężenia, oraz błędem odczytu. Zarówno przed , jak i za płaszczyzną przewężenia średnica ta jest większa. Wyznaczenie średnicy wiązki w dużej odległości wykazało iż obiektyw o większej ogniskowej ma mniejszą średnicę wiązki, znaczy to iż zwiększenie ogniskowej spowodowało pomniejszenie kąta rozbieżności wiązki.

z	2w1	2w2
100000m	61,96377504	61,9
10m	0,006331279	0,00619
0,1m	0,001301476	0,0000619

---