V obsežnem vesolju optike in laserske tehnologije laserska točka kot intuitivna predstavitev interakcije med laserskim žarkom in snovjo ni le vroča tema v temeljnih raziskavah, ampak tudi osrednji element na številnih visokotehnoloških področjih uporabe. Ta članek bo začel z osnovnim konceptom laserske pege in poglobljeno raziskal mehanizem njenega nastanka, analizo značilnosti, tehnologijo nadzora, metodo merjenja in široko uporabo na več področjih.
Osnovni koncept
Mehanizem nastajanja
Analiza značilnosti
1. Osnovni koncept laserske pege
Laser, kot eden največjih izumov 20. stoletja, je s svojimi štirimi lastnostmi visoke svetlosti, visoke usmerjenosti, visoke monokromatičnosti in visoke koherence pokazal velik potencial v znanstvenih raziskavah, industriji, medicini, vojski in drugih področjih. Laserska pega se nanaša na območje svetle točke, ki nastane na določeni ravnini, potem ko je laserski žarek prepotoval določeno razdaljo. Je neposreden odraz porazdelitve laserske energije.
2. Mehanizem nastanka laserske pege
Nastanek laserske pege je zapleten optični proces, ki vključuje različne fizikalne pojave, kot so uklon, sipanje, interferenca laserskega žarka ter absorpcija in odboj svetlobe v snovi. Ko se laserski žarek oddaja iz laserja, bodo na njegovo valovno fronto vplivali dejavniki, kot so zračne motnje in nehomogenost medija pri širjenju v prostoru, kar povzroči določeno stopnjo razpršenosti žarka. Hkrati, ko se laserski žarek obseva na ciljno površino, se odbije, razprši in drugi pojavi glede na površinsko hrapavost, material in druge značilnosti ter na koncu tvorijo točko z določeno obliko in velikostjo na sprejemni površini. .
3. Karakteristična analiza laserske pege
Značilnosti laserske točke vključujejo predvsem velikost točke, obliko, porazdelitev svetlosti in časovno dinamično spremembo. Na te značilnosti ne vpliva le delovanje laserja samega, ampak so povezane tudi s številnimi dejavniki, kot so medij za razmnoževanje, značilnosti tarče in merilni pogoji.
1). Velikost točke
Velikost točke je pomemben indikator za merjenje stopnje difuzije laserskega žarka, običajno izražen s premerom ali površino točke. Velikost točke je povezana z dejavniki, kot so divergentni kot laserskega žarka, razdalja širjenja in položaj sprejemne površine. Pri širjenju v prostem prostoru velja, da manjši kot je divergenca laserskega žarka, krajša je razdalja širjenja in bližje kot je sprejemna površina žarišču, manjša je točka.
2). Oblika pike
Oblika pike je odvisna od oblike preseka laserskega žarka in značilnosti tarčne površine. Za idealen enakomeren žarek je točka običajno krožna ali eliptična. Vendar pa se v praktičnih aplikacijah zaradi dejavnikov, kot so neenotnost laserskega izhodnega žarka, neenakomernost medija za razmnoževanje in nepravilnost ciljne površine, oblika točke pogosto popači.
3). Porazdelitev svetlosti
Porazdelitev svetlosti laserske točke se nanaša na relativno porazdelitev jakosti svetlobe na vsaki točki točke. V idealnem primeru bi morala biti porazdelitev svetlosti laserske točke Gaussova, kar pomeni, da je intenzivnost svetlobe najmočnejša v središču in postopoma slabi proti robu. Vendar pa lahko zaradi različnih dejavnikov porazdelitev svetlosti dejanske točke odstopa od Gaussove porazdelitve in predstavlja bolj zapleteno obliko.
4). Časovne dinamične spremembe
Časovne dinamične spremembe laserske točke se odražajo predvsem v stabilnosti točke, pojavu utripanja in značilnostih časovne ločljivosti. Stabilna laserska točka je bistvena za visoko natančno merjenje in obdelavo; medtem ko lahko pojav utripanja povzročijo dejavniki, kot sta nestabilnost laserja v notranjosti in motnje zunanjega okolja, ki vplivajo na kakovost točke.
4. Tehnologija laserskega nadzora točk
Da bi dosegli idealne lastnosti laserske točke in zadovoljili potrebe različnih scenarijev uporabe, so znanstveniki razvili različne tehnologije za nadzor laserske točke. Te tehnologije vključujejo predvsem oblikovanje žarkov, pretvorbo načinov, fazno modulacijo in prilagodljivo optiko.
1). Oblikovanje žarka
Tehnologija oblikovanja žarka doseže natančno kontrolo oblike in velikosti pike s spreminjanjem oblike preseka in porazdelitve energije laserskega žarka. Običajne metode oblikovanja snopa vključujejo uporabo posebnih oblikovanih zaslonk, skupin leč in modulatorjev prostorske svetlobe. Z optimizacijo parametrov in kombinacijo teh komponent je mogoče obliko in velikost točke prilagodljivo prilagoditi potrebam različnih scenarijev uporabe.
2). Pretvorba načina
Tehnologija pretvorbe načina uporablja značilnosti prečnega načina laserskega žarka, da doseže pretvorbo načina laserskega žarka s spreminjanjem strukture resonančne votline laserja ali uvedbo zunanjih motenj. Na primer, s prilagajanjem geometrije resonančne votline in polmera ukrivljenosti reflektorja ter drugih parametrov je mogoče osnovni laser pretvoriti v laser visokega reda; ali z uvedbo nelinearnih medijev za dosego sklopitve in pretvorbe med načini. Tehnologija pretvorbe načina ne more samo spremeniti oblike in porazdelitve svetlosti točke, temveč tudi izboljšati gostoto moči in usmerjenost laserskega žarka.
3). Fazna modulacija
Tehnologija fazne modulacije doseže fino kontrolo oblike točke in porazdelitve svetlosti s spreminjanjem fazne porazdelitve laserskega žarka. Običajne metode fazne modulacije vključujejo uporabo faznih plošč, tekočekristalnih modulatorjev prostorske svetlobe in digitalne holografije. Te tehnologije lahko uvedejo specifične fazne spremembe na poti širjenja laserskega žarka, kar povzroči motnje in uklonske učinke na sprejemni površini svetlobnega vala, s čimer se oblikuje točka s specifično obliko in porazdelitvijo svetlosti.
4). Prilagodljiva optika
Tehnologija prilagodljive optike je napredna tehnologija, ki lahko zazna in popravi popačenje optičnega sistema v realnem času. Meri informacije o motnjah in popačenju laserskega žarka med širjenjem in uporablja komponente, kot so deformabilna zrcala, da popravi in prilagodi žarek v realnem času, da zagotovi stabilnost in kakovost točke. Tehnologija prilagodljive optike ima široke možnosti uporabe pri astronomskem opazovanju, laserski komunikaciji, visokonatančni obdelavi in na drugih področjih.
5. Področja uporabe laserske točke
Kot pomemben del laserske tehnologije je laserska točka pokazala široko uporabno vrednost na številnih področjih. Sledijo nekatera glavna področja uporabe:
1). Laserska obdelava
Na področju laserske obdelave oblika, velikost in porazdelitev svetlosti laserske točke neposredno vplivajo na kakovost in učinkovitost obdelave. Z natančnim nadzorom lastnosti laserske točke je mogoče doseči visoko natančno rezanje, vrtanje, varjenje in obdelavo površin. Na primer, v avtomobilski industriji je tehnologija laserskega rezanja postala ena od pomembnih metod obdelave; v elektronski industriji se tehnologija laserskega vrtanja pogosto uporablja pri proizvodnji čipov in pakiranju.
2). Zdravljenje z laserjem
Na področju laserskega zdravljenja je natančen nadzor laserske točke ključnega pomena za dosego natančnega zdravljenja. S prilagoditvijo velikosti in oblike laserske točke je mogoče doseči natančno obsevanje in uničenje področja lezije, da se poveča učinek zdravljenja. Tehnologija laserske fotokoagulacije se na primer pogosto uporablja pri zdravljenju bolezni mrežnice v oftalmološki kirurgiji; Tehnologija laserskega odstranjevanja peg lahko pri dermatološkem zdravljenju učinkovito odstrani kožne madeže in gube.
3). Laserska komunikacija
Na področju laserske komunikacije stabilnost in usmerjenost laserske točke neposredno vplivata na kakovost in zanesljivost komunikacije. Z optimizacijo lastnosti laserske točke je mogoče izboljšati sposobnost proti motnjam in učinkovitost prenosa komunikacijske povezave. Na primer, v satelitski komunikaciji je laserska komunikacijska tehnologija pritegnila široko pozornost zaradi svoje visoke pasovne širine in nizke zakasnitve; pri optični komunikaciji v prostem prostoru sta natančna poravnava in stabilen prenos laserske točke ključnega pomena za doseganje hitre komunikacije na dolge razdalje.
4). Znanstveno raziskovanje
Laserske pege se pogosto uporabljajo tudi na področju znanstvenih raziskav. Na primer, v optičnih poskusih lahko laserske pike uporabimo kot vire svetlobe za opazovanje in proučevanje različnih optičnih pojavov; na področju kvantne optike so koherenčne in polarizacijske značilnosti laserskih točk postale eno od pomembnih sredstev za preučevanje najsodobnejših vprašanj, kot sta kvantna prepletenost in kvantna komunikacija.
6. Zaključek
Kot ena od pomembnih manifestacij laserske tehnologije so laserske pike pokazale široke možnosti uporabe in velik razvojni potencial na številnih področjih. Z nenehnim napredkom in inovacijami znanosti in tehnologije se bo tehnologija laserskega nadzora točk še naprej izboljševala in nadgrajevala; istočasno se bodo še naprej pojavljala nova področja uporabe, ki bodo vlivala novo vitalnost in zagon razvoju laserske tehnologije. Z razlogom verjamemo, da bo tehnologija laserskih točk v prihodnosti še naprej vodila inovativni razvojni trend optike in laserske tehnologije ter prispevala več modrosti in moči k napredku in razvoju človeške družbe.
Naš naslov
B-1507 Ruiding Mansion, št. 200 Zhenhua Rd, okrožje Xihu
Telefonska številka
0086 181 5840 0345
E-pošta
info@brandnew-china.com
