Säteen hajoaminen

Sähkömagnetismissa , erityisesti optiikassa , säteen hajaantuminen (säteen hajaantuminen) on säteen halkaisijan tai säteen kasvun kulmamitta, kun siirrytään pois optisesta tai antenniaukosta , josta säde tulee ulos. Termi on merkityksellinen vain " kaukokentän " alueella, kaukana säteen fokuksesta . Käytännössä kaukokenttä voi kuitenkin alkaa fyysisesti läheltä emittoivaa aukkoa riippuen aukon halkaisijasta ja toiminta-aallonpituudesta.

Säteen hajoamista käytetään usein karakterisoimaan sähkömagneettisia säteitä optisessa tilassa tapauksissa, joissa aukko, josta säde tulee, on erittäin suuri aallonpituuteen verrattuna . Sitä käytetään kuitenkin myös radiotaajuusalueella (RF) tapauksissa, joissa antenni on erittäin suuri aallonpituuteen verrattuna .

Säteen hajoaminen ymmärretään yleensä poikkileikkaukseltaan pyöreäksi palkkiksi, mutta näin ei välttämättä ole. Palkin poikkileikkaus voi olla esimerkiksi elliptinen, jolloin palkin divergenssin suunta on määriteltävä esim. suhteessa elliptisen poikkileikkauksen pää- tai sivuakseliin.

Säteen divergentti voidaan laskea tietämällä säteen halkaisija kahdessa erillisessä pisteessä, joka on kaukana mistään polttopisteestä ( Di , D f ) ja näiden pisteiden välinen etäisyys ( l ). Säteen hajonta, , annetaan muodossa $\Theta$

\Theta =2\arctan \left({\frac {D_{f}-D_{i}}{2l}}\oikea).

Jos kollimoitu säde on fokusoitu linssillä , niin säteen halkaisija linssin takapolttotasossa on suhteessa alkuperäisen säteen hajaannukseen suhteessa ${\näyttötyyli D_{m))$

\Theta ={\frac {D_{m}}{f)),\,

missä f on linssin polttoväli [1] . Huomaa, että tämä mittaus on voimassa vain silloin, kun säteen koko mitataan linssin takapolttotasosta, eli missä tarkennus olisi todella kollimoidulle säteelle, eikä säteen todelliseen tarkennukseen, joka olisi selän takana. polttotason divergenttiä varten.

Kuten kaikki sähkömagneettiset säteet, laserit ovat alttiina divergensille, joka mitataan milliradiaaneina (mrad) tai asteina . Monissa sovelluksissa palkki, jonka hajaantumisaste on pienempi, on parempi. Jättäen huomioimatta huonosta säteen laadusta johtuvan hajaantumisen, lasersäteen hajonta on verrannollinen sen aallonpituuteen ja kääntäen verrannollinen säteen halkaisijaan sen kapeimmassa kohdassa. Esimerkiksi aallonpituudella 308 nm säteilevän ultraviolettilaserin hajoaminen on pienempi kuin infrapunalaserin aallonpituudella 808 nm, jos molemmilla on sama pienin säteen halkaisija. Hyvälaatuisten lasersäteiden hajaantumista mallinnetaan Gaussin säteen matematiikkaa käyttäen .

Gaussin lasersäteitä kutsutaan diffraktiorajoitetuiksi , jos niiden radiaalinen hajonta on lähellä [2] :n antamaa pienintä mahdollista arvoa. $\theta =\Theta /2$

\theta ={\lambda \over \pi w},

missä on laserin aallonpituus ja säteen säde sen kapeimmassa kohdassa, jota kutsutaan "säteen vyötäröksi". Tämän tyyppinen säteen hajoaminen havaitaan optimoiduissa laseronteloissa. Informaatio koherentin säteen diffraktiohajotuksesta saadaan olennaisesti interferometrisellä yhtälöllä, jossa on N-rakoja [2] . $\lambda$ $w$

Muistiinpanot

↑ Lasersäteen hajaantumisen mittaaminen . Haettu 30. maaliskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 20. marraskuuta 2015. (määrätön)
↑ 1 2 Duarte, Francisco J. Luku 3 // Viritettävä laseroptiikka . – 2. — New York : CRC, 2015. — ISBN 9781482245295 . Arkistoitu 2. huhtikuuta 2015 Wayback Machineen

Säteen hajoaminen

Muistiinpanot

Linkit