Где (0) - диаметр пучка в апертуре выхода, и l - длина волны индикатора, испускаемого лазером. При применении(обращение) этого уравнения на лазер аргона испускание луча 0.6-millimeter-waist-diameter в длине волны 488 nanometers, поле в дальней зоне начинает в приблизительно 74 сантиметра от апертуры выхода.
Представлен на рисунке 2 принципиальная схема геометрии лазерного луча и дивергенции в около и полей в дальней зоне. Как обсуждено выше, луч может рассматриваться по существу параллельным пучком фронтов импульса, который подвергается немного распространения в около поля. Вне около поля, угол расходимости пучка (q), который измерен от центра луча к краю(ребру) (e (E-2)), становится большим и становится критическим параметром в определении диаметра пучка (D) согласно уравнению:
Диаметр пучка (D) = 2L • загар (q)
Где D - переменная, показывающая диаметр пучка лазерного излучения, и L представляет длину расстояния от лазерной апертуры выхода до пункта(точки) измерения на траверзе. Практически, несколько характеристик лазерного луча, включая конфигурацию интенсивности падающего излучения, являются критическими коэффициентами(факторами) в многих приложениях микроскопии, и знание расстояния к полю в дальней зоне может быть необходимо в конфигурировании системы отображения. Таблица 1 подарки вычислила значения этого расстояния (использование уравнения, данного выше) для множества обычно используемые лазеры и линии спектра испускания, и типичные диаметры сужения луча.
Расстояние к Полю в дальней зоне
Длина
волны (морская миля) Диаметр пучка Расстояние Поля в дальней зоне (мм) (cm) Ион
аргона 488 0.6 74 514 1.0 195 Гелиевое - неоновый 543 0.4 30 594 0.7 83 612 0.7
80 632 0.7 78 Nd:YAG 355 3.0 2535 532 1.0 188 Ti:Sapphire 790 2.0 506 395 2.0
1012 790 0.8 81 
Таблица 1
Действительно ли луч показывает символ Gaussian, важен на большинстве применений лазеров, потому что луч часто должен быть сосредоточен, имеющим форму, и иначе изменяемым линзами и другими оптическими компонентами. Гауссов луч имеет некоторые определимые характеристики преобразования, и они позволяют предположениям быть сделанными относительно того, как луч размножится через оптическую систему.
Угловой радиус (или угол расходимости пучка; см., что число(рисунок) 2), обозначенный q (в радианах), Гауссова луча в поле в дальней зоне приближено выражением:
q = l /pa0
Где (0) - радиус сужения луча в лазерной апертуре выхода. Диаметр сужения луча - функция лазерной длины волны, длины кавитационной каверны, и других конструктивных параметров полости. Как расстояние (z) от лазерных увеличений, радиус сужения луча дается уравнением:
(Z) = qz
Как правило, лазерные лучи характеризованы характеристикой распространения луча типа квадрата(площади) М., или K (который является эквивалентным обратной величине квадрата(площади) M), определенным от комбинации около поля и размеров(измерений) поля в дальней зоне следующим образом:
M2 = pA0q/4l
Меньшие значения M2, который назван постоянной распространения или коэффициентом распространения, являются показательными для более высокого качества луча, особенно в отношении меньшего диаметра и дивергенции. Коэффициент(фактор) описывает отношения реального луча к таковому идеального Гауссова луча.
Когерентные Гауссовы лучи имеют удельные свойства, которые заставляют их отличаться от несвязных световых лучей по их распространению и преобразованию линзами и зеркалами. В случае ограниченного дифракцией луча, профиль распределения интенсивности Гауссова луча самостоятельно Гауссов, при условии, что луч не усечен апертурой линзы. Когда Гауссов диаметр пучка - половина апертурного диаметра линзы, профиль распределения интенсивности выходящего луча остается Гауссовым. Когда Гауссов диаметр пучка равен диаметру апертуры линзы, конфигурация интенсивности пучка вывода - смесь функции Gaussian и такового Воздушного диска. Наконец, Гауссов диаметр пучка знаменательно больше чем диаметр апертуры линзы производит конфигурацию вывода Воздушного диска. В последнем образце, многое из мощности лазера может быть потеряно из-за переполнения апертуры входа линзы.
Полная тема(раздел) Гауссовой оптики пучка полностью закрыта(охвачена) в многочисленных учебниках, и подробности, не обсужденные здесь могут быть получены из более всесторонних источников. Два типа манипулирования Гауссовым лучом имеют специфический интерес(процент) к microscopist, использование лазеров - излучает концентрацию и излучает расширение.
Когда лазерный луч сосредоточен к очень маленькому пятну(ячейке) свободным от аберрации микрообъективом (чтобы излучать концентрацию), радиус пятна(ячейки) в фокусе (на расстоянии z) дается выражениями:
(Z) = lf/pa0
Где f - фокусное расстояние линзы. Например, если 100x цель иметь числовую апертуру 1.3 (создание фокусного расстояния приблизительно 1.6 миллиметры) нанялись(используются), чтобы концентрировать 488-nanometer луч лазера аргона, наличие радиуса с 0.3 миллиметрами, сосредоточенный радиус пятна(ячейки) (определенный от предыдущего уравнения) - 0.8 микрометра. Увеличение сужения луча, пятикратного через расширение луча (как обсуждено ниже) привело бы к сосредоточенному радиусу пятна(ячейки) приблизительно 0.16 микрометра.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.