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准直器与扩束镜

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光纤准直器:这种设备主要负责将光纤输出的光斑从高斯光束转变为更大束腰的光束,从而使得光斑的直径从20um增加到350-700um。这一变化有效增大了激光光束的工作距离,也就是瑞利长度。

扩束镜:其主要功能是扩大光斑,降低光能密度,从而有助于外光路稳定运行。

如图所示,高功率准直输出隔离器内部的光路结构分为两个部分:光纤到C段为准直器,而负透镜和正透镜的组合部分则构成了扩束镜透镜组。

W0代表光纤输出的光斑大小,具体计算方法可参考先前的文章《准直器的对称耦合》。

束腰半径:

束腰位置:

瑞利长度:

扩束镜的扩大倍数(扩束镜透镜组的镜片焦点重合):

other:

瑞利长度:指的是最小光斑半径ω0(束腰处)到光斑半径增大到2W0的长度。

对于激光光斑较小(发散角较大)的高功率激光,如果直接扩束容易损坏扩束镜,可以先将激光发散光斑变大,然后再进行扩束。

在实际应用中,通常认为基模高斯光束在瑞利长度范围内是近似平行的,因此瑞利长度也被称为准直距离;高斯光束的束腰半径越大,其准直距离越长,准直性越好;当高斯光束超出瑞利长度范围时,光束会迅速发散;在全远场发散角内的光束功率占高斯光束总功率的86.5%。