激光准直技术.pptVIP

第1页，共30页，星期日，2025年，2月5日图8-1§8-1振幅（光强）型激光准直系统一、倒置望远镜准直法1、开普勒型准直系统：（图8-1）第2页，共30页，星期日，2025年，2月5日2、伽里略型准直系统：（图8-2）图8-2第3页，共30页，星期日，2025年，2月5日3、组合型准直系统：（图8-3）图8-3第4页，共30页，星期日，2025年，2月5日二、菲涅尔波带片法（一）菲涅尔波带片的成像原理：（如图8-4）图8-4第5页，共30页，星期日，2025年，2月5日从S发出的球面波（点光源）碰到光栏边缘Mj时，将产生衍射，考查P点。其Mj到P点的光程为：（j为正整数），将光栏划分成很多同心圆（即波带），显然，所有奇数序列（即j=1，3，5……）波带发出的次波在P点位相相同。同样，偶数序列（即j=2，4，6……）波带发出的次波在P点位相也相同，但以上两种情形在同一点P点发生时，其位相刚好相反。因此，使用一般圆孔光栏时，在P点光强无变化。如果设计一个特殊的光栏：某一环带可使奇数序衍射光波畅通无阻，而使偶数序衍射光波位全被拦掉，或者相反。则P点（观察点）的振幅是同位相的所有次波的迭加，即A=a1+a3+a5+……+a(2j-1)，或A=a2+a4+a6+……+a(2j)第6页，共30页，星期日，2025年，2月5日此时，P点的光强比使用圆孔光栏时的光强增大数百倍，即此时波带板等效于一个透镜，将波面上的等位相波带光能汇集在一起。这种将奇数波带或偶数波带遮去的特殊光栏叫菲涅尔波带片。下面，来证明波带片的透镜效应：如图8-4所示：设：（1）R——入射波面半径（2）ρj——波带片上任一级波带的半径（3）h——任一半径ρj所对应的波面矢高（4）j——从中心O开始，波带的级次（5）ro——波阵面顶点到P点的距离第7页，共30页，星期日，2025年，2月5日则矢高h和R、ρj有如下关系：由近似公式：显然在ΔPMjCO中，第8页，共30页，星期日，2025年，2月5日展开后得因为λ和都是微小量，则其平方项可以忽略。则上式为即则上式为第9页，共30页，星期日，2025年，2月5日若已知菲涅尔波带板的焦距?′，可根据设计菲涅尔波带板的图形。例：设菲涅尔波带板的焦距?′=250mm，λ=0.6328×10-3mm对奇数的波带：结论：环形波带片可使激光（球面波，或平面波）聚焦在一点，环带越多，成像点越亮，且光点越小。第10页，共30页，星期日，2025年，2月5日图8-5（二）波带板的其他种类根据菲涅尔波带片的聚焦原理，还可用相互垂直的两块长条形波带片形成“+”字形聚焦亮线，如图8-5所示：第11页，共30页，星期日，2025年，2月5日三、相位板准直系统（图8-6）图8-6第12页，共30页，星期日，2025年，2月5日说明：1、四象限位相板中,相临两象限膜层的光程差为1/2波长。2、则在位相板后任何截面均出现暗十字线，其暗线为准直线3、若在光轴上置一方孔，当其中心和光轴同轴时，在暗十字线四周期将有四个对称亮点。4、若方孔中心偏离，则四个亮点将呈不对称状态。四、双光束法（图8-7）入射激光束由一空间棱镜分为上下两束光线。因此，当入射光线发生平移时，上、下两出射光线也同时对称平移，但两出射光线的对称线未变化。也可采用透镜聚焦以提高瞄准精度。为避免干涉视象，可采用偏振设计。第13页，共30页，星期日，2025年，2月5日图8-7第14页，共30页，星期日，2025年，2月5日五、零阶贝塞尔——高斯光束（Bessel-Gaussian光束）（一）原理由前所述，横截面为高斯分布的激光束，其半径随Z增大而变大，能否存在一种光束，在光传输距离Z变化时，光束半径基本保持不变？由波动方程理论，在无限三维空间X、Y、Z中，赫姆霍兹方程存在一个近似的特殊解，即：第15页，共30页，星期日，2025年，2月5日如果光波为高斯光束则：当上二式中时：从Bessel-Gaussian光束的表达式可以看出，其振幅