Maneiras de colimar um feixe de laser

I. Colimar um feixe de diodo laser

Se você quiser um feixe de laser de colimação menor, deverá aceitar uma divergência maior; Pelo contrário, se quisermos manter a colimação da luz a longa distância, ela deverá ter um feixe maior.

O feixe de laser é focado através da lente focal. A lente focal atua como uma lupa e a luz solar. Para uma lente EFL de 55 mm, o feixe de laser passa através da lente e converge para o menor ponto a cerca de 55 mm da borda da lente. O feixe de laser é concentrado no menor tamanho neste “ponto”.

Figura 1. Lente asférica está sendo usada para colimar um feixe de diodo laser.

II. Para diferentes tipos de lasers (diodo e DPSS), as especificações do feixe são completamente diferentes.

Muitas vezes, os lasers CW têm uma cavidade curta. O ressonador dos lasers DPSS de microchip pode variar de menos de um milímetro a alguns milímetros. As cavidades dos diodos laser monomodo estão na faixa de centenas de mícrons. De um modo geral, tais cavidades curtas produzem feixes altamente divergentes, que não são muito utilizáveis ​​em sistemas ópticos.

O requisito de divergência em microscopia e espectroscopia é frequentemente inferior a 2 mrad (ângulo total) ou mesmo inferior a 1,5 mrad. Para atender a esse requisito dos instrumentos analíticos modernos, os feixes de laser precisam ser colimados. Isso pode ser entendido como colocar uma lente ou um conjunto de lentes na frente da cavidade do laser – não importa se é uma cavidade de laser semicondutor ou um ressonador DPSS curto. Porém, para diferentes tipos de lasers (diodo e DPSS), as especificações do feixe são completamente diferentes.

III. Características do astigmatismo dos feixes de laser de diodo, objetivos principais de colimação e focagem e técnicas comumente usadas.

Um feixe de laser de diodo apresenta baixa qualidade de frente de onda e alto astigmatismo - a divergência no chamado eixo rápido é muito maior do que a divergência no eixo lento. Várias técnicas são utilizadas para colimar tal feixe astigmático e, nesta consideração, vários objetivos são importantes. O objetivo principal da colimação é reduzir a divergência de um feixe, o objetivo secundário é eliminar o astigmatismo tanto quanto possível, terceiro – melhorar a qualidade da frente de onda, quarto – tornar o feixe menos elíptico, quinto – manter uma boa focalização.

A maneira mais simples e popular é colimar um feixe de diodo laser usando uma única lente asférica. (ver Fig. 1). Quanto maior for a distância focal desta lente, maior será o diâmetro do feixe após a colimação. Além disso, se for necessário fazer um determinado ajuste do feixe, por exemplo, para expandir o raio do feixe de um feixe colimado, é frequentemente utilizado um sistema de duas lentes - o chamado telescópio. Uma lente com distância focal negativa e outra com distância focal positiva criam uma configuração para colimar e expandir ou diminuir o feixe.

Frequentemente, a maneira mais popular de focar um feixe de diodo laser é usar um sistema de duas lentes onde uma lente colima o feixe altamente divergente e a segunda lente o focaliza. Alternativamente, uma única lente asférica pode ser usada para focar o feixe para foco direto, mas na maioria dos casos, causa aberrações graves, um feixe maior e muitas difrações. Por definição, a qualidade do feixe implica uma medida de quão bem um feixe de laser pode ser focado.

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