Podstawy Inżynierii Fotonicznej - Laboratorium

Łukasz Olszewski

Marcin Sudoł

Wojciech Świderski

Gr. 33

Przekształcanie wiązki laserowej przez układy optyczne

1. Liczenie średnicy wiązki

laser He-Ne, - λ=06328 μm

2w₀=1,3mm => w₀ = 0,65mm

D= k w₀ = 9,942*10⁶ m^-1 * 422*10^-9 m² = 4,196 m

wzór dokładny

wzór przybliżony

Dla z=200 m

2w₁ = 0,1239 m

2w₂ = 0,1238 m

Dla z = 240 m

2w₁ = 0,1487 m

2w₂ = 0,1485 m

Dla z = 280 m

2w₁ = 0,17383 m

2w₂ = 0,17332 m

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

Schemat układu przeznaczonego do formowania wiązki lasera. F - ognisko przedmiotowe obiektywu, F' - ognisko obrazowe obiektywu.

odległość płaszczyzny przewężenia

x'_p=α_g* x_p = 32,6*10^-6 * 0,1 = 32,6 * 10^-7 m

parametr konfonkalny wiązki przekształconej

D' = α_g * D = 136,789 *10^-6

Średnica przewężenia wiązki w płaszczyźnie pinhola

(2w'₀)² = α_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 : α_g = 3,37*10^-3

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

; D'' = α_g * D'= 434569,3 mm

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

średnica wiązki zmierzona za pomocą komputera

2w'₀= 47,12 mm

wyznaczona teoretycznie

2w'₀ = 43,38 mm

średnica w odległości 7 km

D'' = 4671,5 m

2w' = 41,13 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 już dla z/D=30. Wzór dokładny 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. Warto zauważyć iż wyznaczone wartości średnic nie są wielkościami ekstremalnymi, w porównaniu do odległości.

1

4

---