За несколько десятков лет развитие и усовершенствование лазерной и оптической техники прошли тернистый путь от самой обычной линзы до интеллектуально управляемых систем оптомеханики.
Мощное развитие лазерной технологии началось в шестидесятые годы прошлого века после появления первых коммерческих мощнейших лазеров.
Уникальность лазера и его излучений перевернуло мир науки и дало возможность ученым получить совершенно новый инструмент, далее последовала череда научных открытий направленных на развитие нового направления.
Лазерная оптика по существу означает оптические элементы и системы, которые используются с лазерами — либо как части лазеров, либо для передачи и управления лазерными лучами или другими формами лазерного света.
Оптические элементы и системы, используемые с лазерами: либо в лазерах, либо для передачи и управления лазерным светом, вы найдете на сайте Keysight Technologies
Какие основные требования к лазерной оптике и ее элементам?
Вот некоторые типичные требования к лазерной оптике по сравнению с оптикой для других целей, например, для получения изображений:
- Как правило, необходимо минимизировать оптические потери, особенно для компонентов, которые используются в лазерных резонаторах. Например, лазерные ошибки с высокой степенью отражения обычно имеют коэффициент отражения, равный 99,9% или выше, так что общие паразитные потери при прохождении через резонатор часто остаются значительно ниже 1%.
- Качество поверхности лазерных зеркал, призм и т. д. Обычно должно быть достаточно высоким, например со среднеквадратичным значением шероховатость ниже λ / 10. Однако это похоже на оптику формирования изображений, такую как фотографические объективы.
- В частности, для использования с импульсными лазерами с высокой пиковой мощностью и энергией импульса (в основном лазеры с модуляцией добротности), лазерная оптика должна иметь высокий порог оптического повреждения.
- Во многих случаях хорошие характеристики требуются только на определенных длинах оптических волн, то есть на определенных лазерных линиях, которые часто находятся в инфракрасной области спектра. Поэтому ахроматическая оптика часто не требуется.
Однако в некоторых случаях требуются определенные свойства на нескольких длинах волн, например для длины волны лазера и для света с удвоенной частотой. Кроме того, некоторые лазеры, например лазеры с ультракороткими импульсами с особенно короткой длительностью импульса имеют значительную оптическую полосу пропускания и, следовательно, требуют оптики с подходящими широкополосными свойствами, например, с точки зрения ширины полосы отражения и хроматическая дисперсия.
Оптика для лазерного света
За пределами лазерного резонатора часто требуется транспортировка и манипулирование лазерным светом, для чего можно использовать различные виды оптических компонентов и систем:
- Зеркала используются для перенаправления лазерного света, а также для точной регулировки пути луча. Например, часто используется пара зеркал, каждое из которых меняет направление луча примерно на 90 °. Точная юстировка луча возможна с помощью микрометрических винтов на держателях зеркал.
- Линзы (включая цилиндрические линзы) часто используются для коллимирования лазерного луча или для изменения его радиуса луча, или для точной фокусировки луча. Иногда такие вещи выполняются с помощью полных сборок, таких как коллиматоры пучка, расширители пучка и фокусирующие объективы, которые могут содержать несколько линз.
- Пары анаморфных призм могут использоваться для преобразования эллиптических профилей пучка в круглые.
- Очистители Mode могут использоваться для улучшения качества луча.
- Поляризационные или неполяризационные светоделители могут использоваться для получения нескольких лучей или для обеспечения линейных состояний поляризации.
- Волновые пластинки можно использовать для управления состоянием поляризации — например, для поворота направления поляризации или преобразования линейно поляризованного света в свет с круговой поляризацией.
- Оптические фильтры могут использоваться для удаления нежелательных спектральных составляющих — например, остаточного лазерного света после удвоителя частоты.
- Фильтры нейтральной плотности и другие оптические аттенюаторы могут использоваться для уменьшения оптической мощности. Существуют также так называемые поглотители шума, которые автоматически регулируют затухание, чтобы получить постоянную выходную мощность.
- Изоляторы Фарадея используются для защиты лазерного источника от отраженного назад света.
- Могут быть вставлены различные типы оптических модуляторов, например модуляторы интенсивности или фазы или оптические переключатели.
- В некоторых случаях используется дифракционная оптика, например, для разделения луча на большое количество лучей с помощью одного оптического компонента.
- Нежелательные лучи могут быть отправлены в свалки для безопасного преобразования оптической энергии в тепло.
- Существуют сканирующие линзы для лазерных сканеров, отправляющие лазерные лучи в различных направлениях.
