Nghiên cứu thiết kế hệ mở rộng chùm tia và hệ thấu kính hội tụ trong và ngoàibuồng cộng hưởng

VIỆN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ LASER SEMINAR KHOA HỌC THÁNG 05/2015 “Nghiên cứu thiết kế hệ mở rộng chùm tia hệ thấu kính hội tụ buồng cộng hưởng.” Hà Nội, ngày tháng 05 năm 2015 Mục đích: Thiết kế cấu trúc hệ quang học laser Nd:YAG tốt gia công vật liệu, hội tụ chùm tia laser tốt nhất, khả tạo mật độ lượng cao bàn tọa độ, vết hội tụ nhỏ đối xứng đáp ứng q trình gia cơng I Các tác nhân buồng cộng hưởng, mở rộng chùm tia ưu điểm II Các hệ mở rộng chùm tia III Thiết kế buồng cộng hưởng với hệ mở rộng chùm tia IV Hệ thấu kính hội tụ tác dụng V Kết thảo luận I Các tác nhân buồng cộng hưởng, mở rộng chùm tia ưu điểm - Chế độ hoạt động đa mode chùm xạ laser Nd:YAG họa ba bậc hai - Sự mát lượng không chuẩn trực chùm tia laser - Chưa tối ưu đường kính vết laser hội tụ phân bố mật độ lượng không đối xứng Tiêu cự thay đổi với chùm laser không sử dụng hệ mở rộng chùm tia f' df ≈ λ π d1 Sử dụng hệ mở rộng chùm tia II Các hệ mở rộng chùm tia Hệ mở rộng chùm tia với thiết kế Kepler L = f 'out + f 'in Hệ mở rộng chùm tia với thiết kế Galileo l = f 'out − f 'in II Các hệ mở rộng chùm tia II Hệ mở rộng chùm tia Galileo ½ eo chùm tia sau qua thấu kính M3 Góc phân kỳ chùm tia sau qua thấu kính M3 Sau chùm tia qua thấu kính M , tỉ số chuẩn trực chùm tia T (T1 = f4/f3.) Bán kính eo chùm tia góc phân kỳ: Sự phụ thuốc bán kính eo chùm tia vào tiêu cự thấu kính (tỷ số mở rộng chùm tia) ω " = T1ω ( l ) III Thiết kế buồng cộng hưởng với hệ mở rộng chùm tia Laser đỏ Lựa chọn hệ số mở rộng chùm tia phụ thuộc vào Gương sau Q-Switch đường kính gương trước đường kính thấu kính Module laser hội tụ Mở rộng chùm tia Gương trước: Ø20mm, Ø22m, (phản xạ cao)HR@532nm, phản xạ 70% bước sóng Vỏ 1064nm laser Nd:YAG sau Mặt phẳng Vỏ trước Ray cố định cố định Thấu kính: bước sóng 532 nm, đường kính 25.4mm, chiều dài tiêu cự 50.8mm 75mm Expander (bộ gian chùm tia): dùng cho bước sóng 532nm, input CA(mm) 10mm, output CA 20mm, coating 532nm, hệ số giãn chùm 2X IV Hệ thấu kính hội tụ tác dụng Đầu laser gia công vật liệu phù hợp với bước sóng laser Chùm tia laser Chùm tia laser làm tăng mật độ công suất đạt vết hội tụ nhỏ Thấu kính hội tụ Sợi quang Thanh hoạt chất laser Chùm tia hội tụ Thấu kính hội tụ Đường kính lõi sợi quang 100 – 1000µm IV Hệ thấu kính hội tụ tác dụng Thấu kính hội tụ đơn Tỷ số đường kính chùm tia đường kính thấu kính 2a/D Nếu tỷ số gần Phân bố lượng chùm tia trước vào thấu kính hội tụ Phân bố dạng Airy Nếu tỷ số ½, nhỏ Phân bố chùm tia khơng phải Gaussian lý tưởng S e = 1.27λ / ( 2a ) Se = θ × f IV Hệ thấu kính hội tụ tác dụng Thấu kính hội tụ đơn f = ( n − 1){1 R1 − R2 + t ( n − 1) / ( R1 R2 n )} R1 R2 n f = ( n − 1) [ ( R2 − R1 ) n + t ( n − 1) ] Thấu kính hội tụ dạng Lensmakers Hệ hội tụ chùm tia sử dụng hai thấu kính hội tụ: f = f1 + f − d / ( f1 f ) f1 f f = f1 + f − d Hệ hội tụ chùm tia sử dụng hai thấu kính hội tụ IV Hệ thấu kính hội tụ tác dụng ảnh hưởng nhiệt độ lên chiều dài tiêu cự thấu kính  j  Ti   ∆f = −  f ∑   + α H f  ∆t  i=1  f i   Ti = dN i / dt − αL ( N i − 1) i Thấu kính đơn ∆f = − f∆t ( T + α H ) Hệ hai thấu kính   TA TB   ∆f = − f  f  +  + α H  ∆t   fA fB   Kích thước vết mờ tăng V Kết thảo luận Hệ mở rộng chùm tia: hệ mở rộng chùm tia theo cấu trúc Galileo Dùng cho bước sóng 532nm, input CA(mm) 10mm, output CA 20mm, coating 532nm, hệ số giãn chùm 2X Chùm laser sau hệ mở rộng chùm tia có cấu trúc phân bố lượng chùm tia tương đối trực chuẩn theo dạng Gaussian, lượng tập trung gần tới 90% Thấu kính hội tụ Bước sóng 532 nm, đường kính 25.4mm, chiều dài tiêu cự 50.8mm 75mm (FL-532D25.4-F50.8 or F75), fused silica o Hệ hội tụ chùm tia sử dụng điều kiện nhiệt độ 20 C tốt nhất, vết hội tụ nhỏ nhất, tập trung mật độ công suất lớn Thank you for attention! ... chùm laser không sử dụng hệ mở rộng chùm tia f' df ≈ λ π d1 Sử dụng hệ mở rộng chùm tia II Các hệ mở rộng chùm tia Hệ mở rộng chùm tia với thiết kế Kepler L = f 'out + f 'in Hệ mở rộng chùm tia. .. buồng cộng hưởng, mở rộng chùm tia ưu điểm II Các hệ mở rộng chùm tia III Thiết kế buồng cộng hưởng với hệ mở rộng chùm tia IV Hệ thấu kính hội tụ tác dụng V Kết thảo luận I Các tác nhân buồng cộng. .. ] Thấu kính hội tụ dạng Lensmakers Hệ hội tụ chùm tia sử dụng hai thấu kính hội tụ: f = f1 + f − d / ( f1 f ) f1 f f = f1 + f − d Hệ hội tụ chùm tia sử dụng hai thấu kính hội tụ IV Hệ thấu kính