लेजर बीम गुणवत्ता का मूल्यांकन कैसे करें? (भाग 2)

बीम गुणवत्तालेजर बीम विशेषताओं के मुख्य मापदंडों में से एक है। लोग आमतौर पर लेजर बीम की विशेषताओं को संक्षेप में प्रस्तुत करने के लिए "उच्च दिशा, उच्च चमक, उच्च सुसंगतता" शब्दों का उपयोग करते हैं, और लेजर लाइनविड्थ एक निश्चित सीमा तक लेजर की अस्थायी सुसंगतता को निर्धारित करता है, लेजर शक्ति सकारात्मक रूप से लेजर चमक के साथ सहसंबद्ध होती है , और लेजर बीम की गुणवत्ता लेजर प्रत्यक्षता से निकटता से संबंधित है।

इसलिए, लेजर बीम की गुणवत्ता का लेजर संचार, दूरस्थ ऊर्जा हस्तांतरण, लेजर विनिर्माण और अन्य क्षेत्रों के अनुप्रयोग पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

3. स्ट्रेलरेट

स्ट्रेलर अनुपात को वास्तविक बीम अक्ष पर दूर-क्षेत्र की चरम प्रकाश तीव्रता और समान शक्ति और समान चरण के साथ आदर्श बीम अक्ष पर चरम प्रकाश की तीव्रता के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। इसकी अभिव्यक्ति है:

SR≈exp (-(2πδΥ λ)2) (5)

कहा पे, Δ- लेजर बीम का तरंग विपथन,λ- लेजर तरंग दैर्ध्य। स्ट्रेलर का अनुपात कारक दूर-क्षेत्र अक्ष पर चरम प्रकाश की तीव्रता को दर्शाता है, जो वेवफ्रंट त्रुटि पर निर्भर करता है और बीम की गुणवत्ता पर वेवफ्रंट विरूपण के प्रभाव को प्रतिबिंबित कर सकता है।

अक्सर वायुमंडलीय प्रकाशिकी में उपयोग किया जाता है, इसका उपयोग मुख्य रूप से बीम गुणवत्ता में सुधार के लिए अनुकूली प्रकाशिकी प्रणालियों के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है।

स्ट्रीलबी एसआर उच्च-ऊर्जा लेजर हथियार प्रणालियों के अनुकूली ऑप्टिकल सुधार प्रभाव के मूल्यांकन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उच्च-ऊर्जा लेजर हथियार प्रणाली में मुख्य रूप से दो उपप्रणालियाँ शामिल हैं: उच्च-ऊर्जा लेजर और बीम दिशात्मक उपकरण।

जब उच्च-ऊर्जा लेजर हथियार प्रणाली में एक अनुकूली ऑप्टिकल सुधार होता है, तो केवल लेजर से आउटगोइंग बीम की बीम गुणवत्ता, बीम निदेशक के आउटगोइंग बीम की बीम गुणवत्ता और उच्च-ऊर्जा लेजर की बीम गुणवत्ता होती है। उच्च ऊर्जा लेजर के ऊर्जा अंतरिक्ष परिवहन में अनुकूली प्रणाली की बीम गुणवत्ता में सुधार को प्रतिबिंबित करने के लिए लक्ष्य सतह पर्याप्त नहीं है, और अनुकूली सुधार से पहले और बाद में बीम की बीम गुणवत्ता का मूल्यांकन किया जाना चाहिए।

एसआर का उपयोग चरण के कोण से बीम की गुणवत्ता को प्रतिबिंबित करने के लिए किया जाता है, जो वेवफ्रंट विरूपण को ठीक करने के लिए अनुकूली प्रणाली के प्रदर्शन को बेहतर ढंग से प्रतिबिंबित कर सकता है। अनुकूली ऑप्टिकल सिस्टम की खुली और बंद लूप स्थितियों के तहत एसआर की माप और तुलना के माध्यम से, अनुकूली ऑप्टिकल सिस्टम के कामकाजी प्रदर्शन का विश्लेषण और परिभाषित किया जा सकता है:

n=SRS 'n (6)

उपरोक्त सूत्र अनुकूली ऑप्टिकल प्रणाली द्वारा तरंगफ्रंट विरूपण के सुधार प्रभाव को प्रतिबिंबित कर सकता है। बंद-लूप परिचालन स्थिति में, अनुकूली ऑप्टिकल प्रणाली में भी घबराहट की समस्या होती है, जो बीम की गुणवत्ता को गंभीर रूप से प्रभावित करेगी।

बीम गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले मुख्य कारकों के विश्लेषण के आधार पर, शून्य फीडबैक मुआवजे और वेवफ्रंट विरूपण मुआवजे की विधि बीम गुणवत्ता नियंत्रण के लिए बहुत व्यावहारिक महत्व है। हालाँकि, स्ट्रेहल अनुपात केवल दूर-क्षेत्र के ऑप्टिकल अक्ष पर चरम प्रकाश की तीव्रता को दर्शाता है, और ऊर्जा अनुप्रयोग से संबंधित प्रकाश की तीव्रता का वितरण नहीं दे सकता है।

इसके अलावा, यह केवल मोटे तौर पर बीम गुणवत्ता को प्रतिबिंबित कर सकता है और ऑप्टिकल सिस्टम डिज़ाइन में बहुत उपयोगी मार्गदर्शिका प्रदान नहीं कर सकता है।

4. एम-फैक्टर

लेजर बीम गुणवत्ता का एम2 कारक अंतरराष्ट्रीय ऑप्टिकल समुदाय द्वारा मान्यता प्राप्त है और अंतर्राष्ट्रीय मानकीकरण संगठन (आईएसओ) द्वारा अनुशंसित है। एम2 कारक सामान्य बीम गुणवत्ता मूल्यांकन विधियों की सीमा को पार कर जाता है, और लेजर सिस्टम के गुणवत्ता नियंत्रण और सहायक डिजाइन के लिए मूल्यांकन मानक के रूप में एम2 कारक का उपयोग करना बहुत महत्वपूर्ण है।

एम2 कारक मूल्यांकन पद्धति का उपयोग अक्सर कम-शक्ति वाले लेजर द्वारा उत्पन्न बीम अनुभाग में निरंतर तीव्रता वितरण के साथ लेजर बीम के लिए किया जाता है। चूंकि बीम के दूसरे क्षण का उपयोग बीम की चौड़ाई को परिभाषित करने के लिए किया जाता है, इसलिए मापने वाले उपकरण का ऊंचा होना आवश्यक है।

चमक सूत्र में, लेजर बीम कमर व्यास का उपयोग प्रकाश स्रोत ΔS {{0}}λd2o के चमक क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है, लेजर बीम दूर क्षेत्र विचलन कोण का उपयोग प्रकाश के ठोस कोण का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है स्रोत ΔΨ=14πθ2f, और d0θf उत्पाद को M2 कारक द्वारा व्यक्त किया जाता है, फिर लेजर बीम चमक सूत्र को व्यक्त किया जा सकता है: B= pδs ·ΔΨ=P(M2)2· λ2(21) लेजर बीम की विशेषताओं को कई मापदंडों द्वारा व्यक्त किया जा सकता है, जैसे शक्ति, तरंग दैर्ध्य और बीम गुणवत्ता। लेजर बीम की उच्च चमक और अच्छी स्थानिक सुसंगतता को चिह्नित करने के लिए बीम गुणवत्ता एम 2 कारक एक आवश्यक पैरामीटर है।

स्थानिक और आवृत्ति डोमेन में प्रकाश क्षेत्र के वितरण का उपयोग बीम गुणवत्ता एम 2 कारक का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है, यानी, एम 2= 4πσs-σSv, यह जाना जा सकता है कि एम 2 कारक तीव्रता की विशेषताओं को प्रतिबिंबित कर सकता है प्रकाश क्षेत्र का वितरण और चरण वितरण]। अन्य मूल्यांकन विधियों की तुलना में, एम2 कारक बीम गुणवत्ता के सार को बेहतर ढंग से प्रतिबिंबित कर सकता है, इसमें मजबूत सार्वभौमिकता है, और प्रकाश की तीव्रता के स्थानिक वितरण को एकीकृत रूप से प्रतिबिंबित कर सकता है।

उच्च-ऊर्जा लेजर की बीम गुणवत्ता के मूल्यांकन के लिए एम2 कारक उपयुक्त नहीं है। उच्च ऊर्जा लेजर की गुंजयमान गुहा आम तौर पर अस्थिर होती है, और आउटपुट लेजर बीम अनियमित होती है, इसलिए कोई "ऑप्टिकल कमर" नहीं होगी। इसके अलावा, असतत ऊर्जा वितरण के साथ एक उच्च-ऊर्जा लेजर बीम के लिए, दूसरे क्षण की परिभाषा द्वारा गणना की गई स्पॉट त्रिज्या वास्तविक से बहुत दूर है। परिणामी M2 कारक त्रुटि बड़ी है।

एम2 कारक के लिए आवश्यक है कि बीम क्रॉस-सेक्शन के तीव्रता वितरण में तेज धार न हो, उदाहरण के लिए, "सुपर-गॉसियन बीम" के लिए एम2 कारक लागू नहीं है।

लेज़र बीम गुणवत्ता की परिभाषा और माप लेज़रों के उत्पादन और विकास के साथ विकसित की जाती है। वर्तमान में, लेजर बीम गुणवत्ता की परिभाषा और माप पूरी तरह से आम सहमति तक नहीं पहुंची है, और वे "अनुसंधान और उपयोग" की स्थिति में हैं। हालाँकि, लेजर विज्ञान की सफलता और प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, बीम गुणवत्ता की परिभाषा और माप को अभी भी कई नई समस्याओं और चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है।

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